一种高速

CNC 雕铣机数控系统的设计

　摘要

:丈章简要介绍了当前数控系统的开放化趋势，以及基于 PC 的数控系统

的不同开放化形式，在此基础上，详细介绍了一种高速数控雄枕机数控系统的
模块化设计思想及其基于

CPLD 的四轴位里控制卡的设计。

　　关键词

:开放式数控系统;CNC 雌锐机;CPID;位笠拉制卡

0 引言

　　近年来，随着现代制造业的发展，尤其是计算机集成制造系统
〔

ComputerInt egratedM anufacturingS ystems,CI MS)的发展，产品更新速度的不

断加快，中小批量生产比重的加大以及数控系统应用领域的不断扩大，使得用
户对

CNC 系统的需求呈现多元化:在通信组网方面要求 CNC 系统可以与

CAD/CAM/CAPP 等系统实现通信;在系统的灵活性、可移植性方面则要求 CNC
系统具有模块化和可重新配置的特点可根据不同的用户需求，迅速、高效、低成
本的构建面向用户的控制系统。
　　而传统的

CNC 系统由于专用性强，功能扩展困难，软件移植性差，组网通

讯能力差等等缺点，明显已跟不上发展的要求。
　　为了满足对数控系统更具柔性、灵活性和通用性的要求，出现了对开放式数
控系统结构的研究。目前，世界上许多国家都对此投人了大量的人力、物力和财
力，并取得了不小的成果，例如欧洲的。

SAGA (Open  即~ Architecture 

for Control within Automation)、美国的 OMAC(伪,en Modular 
Architecture Controller)和日本的 OSE(Open System Eavironmeat)i31o 个 人 计 算
机

(PC)，由于其硬件的标准化、高速运算能力、开放总线、网络功能以及丰富的软

件资源等，使得它在改善

CNC 系统的用户界面、图形显示、动态仿真、数控编程、

故障诊断、网络通讯等功能方面表现出了无可比拟的优势

;系统设计者也可以将

各种功能模块

(如轴运动控制器,LO 接口卡等)接人系统，将〔;AD/CAM 软件装进

系统运行并直接控制机床加工程序。因此，基于

1C 的开放式数控系统已成为数

控系统开放化的主要方向。基于

PC，主要是 IPC(工业 PC 机)的开放式数控系统

按数控部件与

PC 的连接，有如下形式:

　　

(1) 利 用

 单片机或 DSP 作为数控轴的运动控制部件，采用双端口存储技术

或串

/并行通信与主机(PC)交换数据，实现 CNC 控制;

　　

(2)利 用 PC 高速运算能力，将硬件功能软化，用于 CNC 控制的硬件只是简

单的接口

;

　　

(3)利 用 EPCD,CPLD 等大规模器件，作为基于 l，的专用数字一脉冲伺服

接口卡，控制执行电机的运动。
　　随着家具制造业、广告招牌业、模具业的发展，尤其是模具业对表面加工要
求的提高，以及传统电火花加工的不足，最近的一两年综合铣削与高速雕刻优
点的

CNC 雕铣机在国内有了较大的发展。为了顺应市场的需求，我们设计开发

了一种基于

PC 的高速雕铣机的数控系统。该系统的设计，在功能实现上，采用

模块化的设计思想

;在结构上，采用

“位置控制卡+PC”的形式，也就是以上介绍

的基于

PC 开放式数控系统的第三种形式，并设计了基于 CPLD 的位置控制卡来

实现数字一脉冲伺服接口和其他

v0 接口功能。

　　

1 高速 CNC 雕铣机数控系统组成