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1前言 DSX5-70型三杆虚拟轴机床(图1)，由三杆并联机构及两自由度串联机构组成。两自由度串联机构置于运动平台上。通过三杆伸缩(l1、l2、l3)及两驱动轴旋转(θ1、θ2)来改变刀具的位置和姿态(以o3代表刀心、o2o3代表刀具轴线)，可实现五轴联动，完成多种作业任务。本文介绍为它开发设计的一套基于PC的开放式数控系统。整个数控系统软件模块化设计，面向用户，方便操作，具有良好的可扩展性及可维护性。 
图1三杆五自由度虚拟轴机床示意图
2三杆虚拟轴机床数控系统 2.1数控系统构成及特点 控制系统(图2)以美国Delta Tau公司的基于PC的多轴运动控制器PMAC为核心，采用松下数字式交流伺服系统，构成一个开放式数控系统。利用PMAC的运动控制功能，将6套交流伺服系统与PMAC的6个通道分别相连，实现电动机转速信号的输出及光电编码器反馈信号的采集，以控制各轴的运动。通过PMAC卡I/O接口来实现PLC功能，如检测行程限位、机床回零等信号，控制机床的冷却、换刀等功能。此外，利用其PLC功能进行面板操作，控制程序运行和手动调整机床。 
图2三杆虚拟轴机床控制系统总图
PMAC必须与PC机通讯才能完成机床的控制任务。通过PC机的外设可实现程序的输入、编辑，参数的设置，运动状态的实时显示及软件仿真等功能。利用PC机的通讯口还可使虚拟轴机床成为柔性生产线上的一个制造单元。 双端口RAM(DPRAM)用于解决主控制处理器与PMAC的通讯瓶颈问题，实现PMAC与主控制处理器之间的高速重复不需握手的数据通信。 2.2控制系统工作原理及软件设计 (1)工作原理及流程图本虚拟轴机床以兼容普通加工中心的加工能力为主要目标之一，因而在数控加工程序编制上遵循使用传统的NC代码指令，以便于编程和程序的移植与交流。然而由于机床结构的根本不同使得与传统机床直接控制X、Y、Z轴不同，在三杆虚拟轴机床上不能从NC代码直接到伺服控制，要实现一定刀具位姿，必须转换为控制空间时刻变动的运动副的长度或转角，这里面就必须包含NC代码格式变换、插补、坐标变换及运动学变换等。这些就构成了虚拟轴机床数控软件不同于传统机床的虚拟轴模块。软件流程图见图3。 
图3虚拟轴机床数控软件流程图 (2)造型及NC代码生成本系统充分发挥了PC机软件资源丰富的优势，吸收了现有CAD/CAM技术的成果，造型及NC代码生成采用了国产优秀软件ME(制造工程师)。它是一个性能价格比较高的CAD/CAM软件。ME界面非常友好，具有丰富的曲线、曲面造型功能，可对三维模型进行放大、缩小、旋转、渲染等，可对加工过程进行手动、连续及真实感仿真。它还具有IGES及DXF等接口。可按多种加工方法，进行不同的后置处理以生成NC代码。这为在虚拟轴机床上实现CAD/CAM一体化奠定了基础。 [1] [2] 下一页 | 
