【摘 要】
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随着用户对数控系统的需求将朝着个性化、定制化发展,目前市面上成熟的封闭式数控系统存在开放性和灵活性不足的问题。除此之外,大部分优质的数控系统还掌握在近期与我国时有摩擦的部分西方发达国家手中。市场对国外封闭式数控系统的依赖不仅限制了数控系统的个性化,更不利于我国制造业长期稳定的发展。为了满足机床对数控系统的开放性、灵活性需求,同时为了降低对其他国家拥有产权的产品的依赖,本文基于LinuxCNC开发了
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随着用户对数控系统的需求将朝着个性化、定制化发展,目前市面上成熟的封闭式数控系统存在开放性和灵活性不足的问题。除此之外,大部分优质的数控系统还掌握在近期与我国时有摩擦的部分西方发达国家手中。市场对国外封闭式数控系统的依赖不仅限制了数控系统的个性化,更不利于我国制造业长期稳定的发展。为了满足机床对数控系统的开放性、灵活性需求,同时为了降低对其他国家拥有产权的产品的依赖,本文基于LinuxCNC开发了五坐标联动开放式数控系统,并设计搭建了微小型卧式五坐标联动实验样机。在此实验样机上对数控系统的功能进行了验证。主要内容总结如下:本文首先通过大量的文献调研,总结了国内外基于LinuxCNC的开放式数控系统的研究现状,确定了需要在LinuxCNC上开发的功能。设计搭建了一台微小型五坐标机床作为实验样机,并基于此实验样机完成对本文所开发功能的验证。针对LinuxCNC的研究,本文结合相关文档对源代码进行解析。首先分析了其整体架构形式,然后在源代码的层面着重对RCS/NML通信机制及运动控制器的工作过程进行梳理,详细剖析了LinuxCNC轨迹规划和插补计算的流程,以及运动控制命令的执行过程。最后对LinuxCNC的使用过程中的注意事项及重点文件的配置方法进行总结。针对基于LinuxCNC的五坐标联动开放式数控系统开发,本文分析了基于LinuxCNC开发数控系统的三种常用方式,并使用这三种方式进行三个功能的增强和拓展。使用HAL组件开发的方式,在完成五轴运动学分析的基础上编写相关的运动学模块,实现此开放式数控系统的五坐标联动加工功能。使用优化源代码的方式,实现对原有的梯形速度控制算法的增强。使用编写与LinuxCNC协同工作的程序,完成本文提出的精度控制系统的初步实现。针对微小型五坐标联动实验样机的设计,本文首先确定设计重心低、易于排屑的卧式机床。然后对各种不同结构形式的卧式五坐标联动机床进行对比分析,确定其总体布局。通过理论计算及仿真分析确定了关键零部件的结构和选型。完成零件加工和整机装配后,根据国家检测标准对机床进行了定位精度和重复定位精度检测,并对检测结果进行分析处理。最后,本文进行了开放式数控系统功能的实例验证,通过使用微小型卧式五坐标联动实验样机完成了加工试验和精度控制试验,并对试验的结果进行总结,分析在此五坐标联动开放式数控系统的研究与开发中取得的成果及不足之处,提出具体的改进完善意见,为进一步深入研究提供了基础。
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