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1、第卷第期仪器仪表学报年月多轴电火花加工数控系统的设计,,,周亚军张毅张玉娇李盛强杭州电子科技大学自动化学院杭州摘。基于标要本文呈现了一个面向电火花加工的多轴数控系统的设计与实现准的数控系统开放式结构设计思想,在分析电火花加工工艺和控制功能的基础上,构建了电火花数控系统的分层体系结构,根据任务的功能特性把控制系统划分成功能模块,通过功能模块配置和系统配置,实现不同加工对象的应用软件。同时介绍了电火花专用四轴运动控制器的设计,该控制器采用单片微处理器和专用运动控制芯片组成的双结构,利用总线接口芯片和共享内存实现与上下位机之间的高速通信。该控制系统经实
2、际运行证明,性能稳定可靠,满足电火花数控加工的功能要求。关键词电火花加工数控系统层次化模块化中图分类号文献标识码国家标准学科分类代码·,,,,岁少,,丙肥邵入一一,一一,为保证系统满足高的实时性和多任务运行要求,并引言具一定的开放性,数控系统的设计建立在层次化、模块化。和多的结构思想之上数控系统由应用软件和系由于工艺独特且复杂,其数控系统相对落后,统平台个部分构成,针对具体实际应用软件,通过配置国内目前大多数还是单轴系统。为使系统能适应各种复若干个功能模块的集合来构成。系统平台由系统硬件和,,。、杂加工对象并能为进一步开发建立平台开放式数控系系统
3、软件组成采用环境下加运动控制器统以及多轴协调控制在电火花加工中的应用是非常必的体系结构使得系统具有良好的开放性与柔性。在这个。,的和要的系统中运动控制器中的双构成了三一一收稿日期巧第期周亚军等多轴电火花加工数控系统的设计结构,以满足多任务并行处理要求。工艺参数配国内在高性能多轴数控系统的研制中,通常采剖用户界面加工程序编辑。状态监视及解释用加通用性运动控制器的结构形式而通用性运动,,控制器如公司的系列公司的电极损耗补偿,系列主要应用在机械切削加工形式的高性能数机应用层控机床上。电火花加工与机械切削加工不同,在进给方式上,为保持稳定的放电间隙,工具
4、电极需做频繁的往复,,,,,运动为此插补器必须既能正向插补又能反向插补并信号处理状态处理命令处理控制算法且加工中需对放电间隙进行实时采样、判断与控制,采用自动抬刀控摇动控制及其控报制警,间隙伺间自检通用控制器形成的电火花数控系统通常由运动控制器眼控制,酬采集现场间隙位置模拟信号再将采集的数据传给完成间隙状态分析、如正反插补、智能伺服控制算法运算,运功轴运动控制运算结果再返回给控制器,这不但加重总线的任务,也影响数控系统的实时性。并且,通用控制器的很多功,。,,,能在中用不着且价格偏高综合以上因素论文电机驱动接口珊接口脉冲电源脉冲电源,,自行设计了
5、专用于加工的运动控制器,以保证系统液位等。的实时性,轴设备层图开放式数控系统层次结构数控系统层次结构和层次间信息传递数控系统采用层次化结构能够减少设计的复杂性,,。系统功能模块设计提高信息流的规范性提供一个清晰的开放的环境数控系统是硬实时、软实时和非实时任务相混合的多任务系统,这些特点决定了其结构适合采用主从模式,系统功能模块的划分。数控系统中的每个任务可以理解为完成特定功能的即采用加运动控制器的结构依据程序模块川,其划分的原则有两点任务本身的内敛开放式控制器的标准规范。的层次结构思想,基于加运动控制器的数控系统被分性要强任务之间的祸合要弱对于特
6、定的应用程’“,。,、〔〕是由模块库中取出所需的模块进行相应的参数设置为层应用层功能层和设备层图给出了一个序、。,,基于加运动控制器的开放式数控系统的层次结选择集成而成一般说来模块划分较粗每一个模块,构。最上层是应用层,在上实现,主要完成数控系统所包含的功能越多系统的开放性和灵活性就降低而模,。任务中非实时性任务,如加工轨迹规划,系统参数、工艺块划分较细系统配置的复杂度提高,参数、功能模块配置,监控与报警,以及与功能层和设备根据数控系统任务的发生的时机划分数控系统中’层通信等。中间层为功能层,由专用运动控制器完成所所有任务可以被分为大类〔〕周期性
7、任务和非周期性,、,,,又可有实时任务包括放电间隙状态检测判断和伺服智能控任务然而针对快速响应需求以把任务分为实时,,。。制轨迹前进和回退插补自动抬刀控制等该层同时提任务和非实时任务模块的划分是在综合分析加,、、供设备层的接口以实现运动轴控制数据传递和液工工艺的实时和非实时任务周期性任务和非周、、。,。位液温机械限位等控制最底层是设备层包括期性任务的基础上进行的论文对数控系统的主、、。‘机床本体具有标准接口的伺服系统脉冲电源和要功能模块及所处层次划分如下到具有接口的运动控制器组成主从式结构,应用双口应用层加工轨迹规划工具电极损耗补实现与控制器之间
8、的信息传递与数据共享。运偿位置、速度监测与脉冲电源通信。动控制器提供所有与设备层的通用接口和运功控离线工艺参数配置在线工艺参数自适应调整
