经济型网络化数控系统开发与应用

2 经济型铣床的数控改造

　　数控机床可以实现加工的自动化，比传统机床提高了生产效率，而且加工零件的精度高，尺寸分散度小[6]。将所设计的通用嵌入式运动控制器用于一台立式铣床X8126 的数控改造试验。改造中保留了原有的主轴系统和冷却系统，用交流伺服电机驱动系统对铣床进行X、Y、Z 三轴数控改造。

　　2.1 数控加工程序

　　符合ISO－840 国际标准的NC 指令代码编程是一种较通用的数控编程方法。常用的指令有准备功能G 代码、辅助功能M 代码、主轴速度S 代码、刀具T 代码等。数控程序就是由这些功能代码和数据构成。Pro/Engineer、北航海尔CAXA 等CAD/CAM 软件能够依据零件CAD 轮廓生成相应的加工轨迹，生成数控代码程序。这些代码通过网络发送给机床进行加工。

　　2.2 硬件组成

　　如图2所示，基于PC 和MCX314AS 的运动控制器是系统的控制核心。MCX314AS 输出的脉冲/方向信号经接口板（26AMLS31 变成差动信号）与驱动器对应的脉冲/方向端子相连。各轴限位开关信号和原点信号、急停信号经接口板光电隔离后连接MCX314AS 的nLMTP、nLMTM、Xin0和EMGN 引脚。

图2 改造后的铣床数控结构图

　　2.3 软件设计

　　PC 作为数控系统的人机交互界面，完成数控代码编辑（或通过网络接收CAD/CAM 软件生成的加工程序）、语法检查、代码预处理功能，能和运动控制卡进行通信，并能接收到控制卡的（逻辑）位置反馈和驱动状态信息，实现对整个系统的监控。上位PC 的程序用Visual C++开发完成。在已经奠定了运动控制器的软、硬件基础平台后，实现数控应用的关键点在于进行数控加工程序的译码。定义一个数据结构体CNCcodeBuf，将一个数控代码行的译码结果存入其中。将G 代码和M 代码分为GA～GF、MX～MY 组别，以节省存储空间，提高译码效率。

　　一行代码译码完成后，代码数据存储于变量CNCBuf 中，然后将其变换为对API 函数的调用。

　　2.4 试验实例

　　为了试验数控代码的运行效果，用北航海尔的 CAXA 软件设计一个“TEST”字符串的加工轮廓（CAXA 软件自动刀具补偿），生成数控G 代码。PC 对G 代码处理后下载到运动控制器中运行。记录笔记录的加工轨迹符合设计的预期效果。

　　新型数控系统主要技术经济指标：可靠性高，MTBF 达到10000 小时；性价比高，预计研制的新型数控系统的价格将比现行数控系统的价格低30%以上；数控性能好，（基本数控系统达到）：可控坐标轴：X、Y、Z、A 四轴；联动轴：直线为X、Y、Z、A 四轴，圆弧为XY、ZX、YZ 任选两联轴；脉冲当量：X=0.001mm、Y=0.001mm、Z=0.001mm；最高速度：X、Y、Z=6000mm/min；切削速度：1-3000mm/min；最小输入单位：0.001mm。

3 结束语

　　为促进我国数控技术的进一步提高，加速数控技术人才培养的进程，笔者瞄准国际数控技术发展的前沿，首先抓住教育市场，以研制出具有自主知识产权，具有新型、高性价比、经济实用、高可靠性的数控系统产品为切入点，起点高，速度快，能够满足中国市场的需求。