基于PMAC的五轴数控铣床系统设计

　　PMAC的核心部件是MOTOROLA的DSP56001／56002数字信号处理器，可以同时控制1～8个轴，既可单独对内部存储程序进行运算，也可执行运动程序、PI。C程序和进行伺服环更新，并以串口、总线两种方式与主机进行通讯。PMAC还可自动对任务进行优先等级判别，从而进行实时的多任务处理，在处理时间和任务切换这两方面大大减轻了主机和编程器的负担。提高了整个控制系统的运行速度和控制精度。本文设计的数控系统硬件原理如图3所示。

图3数控系统硬件组成原理图

　　IPC的CPU作为系统的主处理器，主要完成系统管理、人机交互、动态显示、预处理等任务。PMAC控制数控铣床各轴的运动，对反馈的数据信息实时扫描。IPC与PMAC通过ISA总线进行通讯，PMAC与电机通过DPRAM进行通讯。ACC-8P EMOTION负责与驱动器的连接，驱动器与各轴电机相连，伺服电机驱动各轴，最终实现五轴数控加工的运动方式控制。

　　2.3 软件体系设计

　　五轴数控铣床控制系统的软件体系实现对机床各轴电机的控制、加工程序的生成管理。整个软件开发包括以下几个方面：软件功能设计及功能模块化、人机交互界面设计、各功能模块的设计及编码与调试、整个应用软件的集成、调试与运行等。本文设计的软件体系基于WindowsXP操作系统，采用模块化设计思想，利用Visual C++6.0开发，通过调用Pcomm32Pro中的库函数，与PMAC数据交换，实现各项控制功能。试验系统的人机界面程序是整个数控软件开发中比较重要的环节，可以将数控系统的操作界面直观的显示在LCD显示器上，为操作人员提供一个便捷的操作环境。本研究设计的人机界面主要包括初始化、程序生成、参数设置等，如图4所示。

图4软件体系各模块 

　　初始化模块建立与PMAC的通讯。根据用户的需要，程序生成模块将编写的程序下载到指定的PMAC内存中。参数设置包括电机参数、各变量及各坐标轴的设置。手动操作模块便于操作者完成加工之前的准备工作。程序运行模块是PMAC执行内存中的的指令。试验加工模块根据试验要求，操作者可编写不同的加工程序。状态显示模块用于显示电机的实际位置、速度以及运行时间等各种参数，便于操作者了解加工过程的参数变化，从而根据试验需要有效的调整参数设置模块中的参数设置。故障诊断模块用于显示加工过程中出现的故障及原因。

　　2.4 PMAC对G代码的识别

　　PMAC可执行数控机床的程序，它把G、M，T和D代码作为子程序来调用。如在PMAC的内存程序(PROGl000)中有相应的G代码解释程序。当遇到语句G01时，它将自动调用PROGl000中标识为N01000的运动程序。相应的M代码、T代码、D代码的解释程序分别在PROGl001、PROGl002、PROGl003中。

3 结论与讨论

　　本文通过对一台普通立铣床的改造，设计制造了适于高等职业学校数控专业教学和实验的五轴数控铣床，开发了基于“IPC+PMAC”的开放式数控系统，完善了控制系统软件体系的部分功能，不仅满足了高等职业院校的数控人才学习、应用五轴数控加工技术的要求，而且经济实用、降低了设备成本，为科研人员进一步研究开放式数控系统奠定了良好的基础。

　　从本文的研究可以引伸出更进一步的研究方向：

　　(1)研究多轴联动控制算法，对一般曲面进行加工试验，提高加工的稳定性、加工精度和表面质量；

　　(2)进一步开发和完善控制软件的各模块功能，例如在线加工仿真模块。