且与主机的接口是开放的，但其内部结构可以是封闭的。
该系统与专用型非圆截面数控系统的本质区别在于其各数控模块的接口对用户是开
放的，其外设功能采用插件的形式，这种体系结构不依赖于子系统的具体结构，只
要在主机中留出地址和中断向量就能满足主机与各单元的通信要求。也就是说，直线

“

”

伺服单元的内部结构对用户或第三方来说可以是 黑箱 。
开放式非圆截面数控系统有以下特点:① 通用数控功能模块可以采用廉价的基于 PC
机的功能卡，这不但降低了系统成本，便于用户或第三方维修，而且也使研制者可
以集中力量进行非圆截面特种数控的研究：②可以很容易地根据用户的需要而改变
系统的具体配置，满足面向用户的设计要求。

 

所谓面向用户，就是使用户可以参与到系统的设计中来，并能自己 (或第三方)进行
维修。在开放式非圆截面数控系统中，所有的数控功能模块都是基于工控机硬件平台
的，而且各模块与主机的接口是开放的，因此它可以根据用户的需要在车削非圆截
面零件的特种数控功能上派生出各种通用数控功能来，例如:MST、直线插补、圆弧插
补、I/O 功能等。如果在使用中，某一功能模块出现故障，用户(或第三方)可以单独将
这一模块换掉，而不会影响系统的其它部分。
3 开放式非圆截面数控系统的实现
以工控机硬件为平台，以中凸变椭圆数控切削模块为核心派生出丰富的通用 CNC 功
能，以实现车倒角、圆锥(柱)面、端面、切槽等功能，其结构如图 3 所示。图中的非圆截
面数控系统由主控模块、直线伺服单元、主轴控制单元、位置伺服单元、在位测量系统
等部分组成。主控模块是以工控机为核心，包括硬盘、软驱、键盘、显示器、打印机等。
它是整个数控系统核心部分，负责系统管理和信息处理功能。除了和各子功能模块通
信外，它还直接控制系统的 I/O 功能。工控机与各功能模块的信息通路可分为七条:①
微机通过接口电路、子 CPU 控制直线电动机，实现中凸变椭圆型面的加工：②微机通
过专用控制卡控制位置伺服，实现插补、快进快退等通用 CNC 功能：③微机通过接口
电路、变频器或刀架盒，实现对主轴起停、转速及刀架的控制：④主轴通过编码器、接
口电路把角位置信息传给微机：⑤微机通过 I/O 板、光耦板控制按钮、显示灯等输入输
出量：⑥微机通过 A/D 转换、测微仪对加工完的工件进行在位检测，并显示测量结果：
⑦报警通道，变频器、油路、油压等故障通过中间继电器、接口电路传给计算机。

图 3 系统总体结构图

4 结束语

本数控系统将非圆截面加工专用数控系统和一般通用数控系统相结合，不但可以实
现非圆截面加工的专用功能，而且还可以实现非圆零件的其他特征 (如环槽，倒角等)
等辅助加工，可大大提高生产效率。另外，本系统开发的数控软件使系统的可靠性大
大提高，并可实现专用和通用数控功能的有机结合。使用 DSP 和光栅来实现直线伺服
单元的控制，非圆截面加工的精度和系统稳定性也大大提高。本系统目前已在新一代
数控活塞车床上使用。