CN101216704A

CN101216704A - 多工位数控雕刻专用控制***

Info

Publication number: CN101216704A
Application number: CNA2007101690733A
Authority: CN
Inventors: 吴涛; 杨代华; 甘明; 李勇波; 何王勇
Original assignee: China University of Geosciences
Current assignee: China University of Geosciences
Priority date: 2007-12-28
Filing date: 2007-12-28
Publication date: 2008-07-09
Anticipated expiration: 2027-12-28
Also published as: CN100557536C

Abstract

本发明公开了一种多工位数控雕刻专用控制***，包括硬件和软件两部分，其中硬件采用以工业控制计算机、运动控制卡、数字式伺服电机构成的开放式数控***，它们通过数据线依次相连，工业控制计算机与运动控制卡构成开放式数控***核心，工业控制计算机负责上位机管理，运动控制卡控制至少3轴步进电机或数字式伺服电机运动；软件是采用Visual C++编制Windows2000/XP下运行的多线程应用程序。本发明配合多工位数控雕刻对刀装置可以完成多工位零件自动对刀加工；具有生动友好人机界面，强大数控加工功能；***稳定可靠；可以选择任意雕刻头工作或不工作；可解决圆柱圆锥面多工位雕刻多个回转运动轴正反向间隙不一致问题。

Description

多工位数控雕刻专用控制***

技术领域

本发明涉及雕刻领域，尤其是涉及一种多工位数控雕刻专用控制***。

背景技术

目前数控机械雕刻机在各行业应用广泛，普通数控雕刻机只有一个雕刻头，能够在圆柱面、圆锥面、平面上雕刻出各种文字、曲线和图样。通常雕刻机只能完成单一功能，如在平面雕刻但不能在圆柱面雕刻。可以在圆柱面雕刻但不能在圆锥面雕刻或在平面雕刻。目前现实还没有这种功能齐全的雕刻机及其控制***出现。单台数控雕刻机成本高，加工效率不高。

采用多工位雕刻头和多工位夹具可以以一台雕刻机成本实现5-8台数控雕刻的效率。但多工位雕刻存在两个问题，特别是在高精度雕刻中。

一个问题是由于工件尺寸不一致性造成的。每个工件由于加工制造原因，大小尺寸、公差方面不可能完全一致。以圆柱面刻刻度和文字为例，一般刻线深度在0.02-0.05mm左右，如果工件在直径上有误差(一般制造误差0.01-0.05mm)那么刻出的线条将是有的深有的浅，甚至有的地方无法刻到(如有圆柱度误差，偏向圆心一侧刻线深度较深，背离圆心一侧可能刻浅或者可不到)，无法满足加工要求。平面加工时，由于工件在平面上高度也不是完全一样，因此也会造成雕刻线条深浅不一。目前已存在这样多工位数控雕刻机，但是这种雕刻机只能解决在同一平面多头雕刻问题。如果工件不处于同一平面，雕刻就会出现深浅不一，零件质量得不到保证。现有多工位雕刻机多采用浮动主轴，手动微调Z轴方法校正平面，这种方法效率低，不适合于全自动数控雕刻，并且由于工件的各异性，不能保证精度。对于圆柱、圆锥面上多工位雕刻现在还未发现相关技术。

第二个问题就是在圆柱或圆锥面多轴雕刻时各旋转轴机械正反向间隙不一样造成间隙补偿误差。单工位雕刻机不存在这个问题，旋转轴机械正反向间隙可以通过数控***间隙补偿自动修正。但多工位雕刻机为节省成本和简化机械机构，采用一个伺服电机1驱动，通过伺服电机相连接的蜗杆驱动蜗轮2旋转、蜗轮2通过大齿轮3和小齿轮4等齿轮机构带动五个工件同步旋转5、6、7为三个旋转轴，如图1所示(为节省图幅，图中省略左边两个轴传动***，其与右边结构对称)。尽管机械部分采用了特殊消隙结构设计，但仍然存在正反转间隙误差，并且五个轴误差大小是不一样的(中间误差小，两边误差大)。采用一般数控***间隙补偿功能可以校正等于设定误差的旋转轴，但是其他不等于设定误差的旋转轴间隙误差补偿就不能补偿。该间隙误差对工件雕刻质量影响主要是圆柱圆锥面雕刻文字图案时会出现文字图案不规则偏斜现象。雕刻文字和图案时由于文字和图案是由很多小线段组成，旋转轴在指令作用下在来复旋转，由于间隙误差补偿不正确，来复移动不能精确定位造成文字或图案的不规则偏移变形。图2为不规则偏斜样品实刻图，8为偏斜的文字。

要解决上述问题，特别是高精度雕刻象仪器仪表上刻度雕刻等，就必须采用专用雕刻控制***，并且与对刀装置配合一起实现。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种多工位数控雕刻专用控制***，以完成在平面、圆柱、圆锥等表面上的多功能雕刻，同时提高其加工的精度。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：包括硬件和软件两部分。硬件采用以工业控制计算机、运动控制卡、多轴步进电机或数字式伺服电机构成的开放式数控***，它们通过数据线依次相连，其中，工业控制计算机和运动控制卡一起组成控制核心，运动控制卡至少控制3轴步进电机或数字式伺服电机。软件是采用Visual C++编制Windows2000/XP下运行的应用程序。

本发明多工位数控雕刻控制***与多工位数控雕刻对刀装置配合，实现对圆柱面或圆锥面进行多轴雕刻中的应用。

多工位数控雕刻对刀装置是由本申请人于本发明同日申请的发明专利，其结构是：由控制***和电接触信号检测***组成。控制***包括单片机控制群、信号输入转换、信号输出转换四个电路，单片机控制群电路是一种由多个独立的单片机U4及其***电路组成，其将信号输入转换电路传送过来的由数控***指令再经信号输出转换电路发出Z轴脉冲，实现数控指令多轴分配，控制多个雕刻头按照指令程序统一进刀，并按照数控***指令要求进行各轴自动进给对刀和返回完成对刀信号，对刀采用电接触检测，对刀过程由数控***全程监控并可以随时解除。电接触信号检测***为一种由机体与工作台、夹具和工件组成的良导体，其与电源“地”相接，电源正极与雕刻头相接，该雕刻头和主轴电机相连。

本发明多工位数控雕刻控制***由工业控制计算机、运动控制卡、伺服电机等组成的开放式数控***结构，并且具有文件编辑管理、自动运行、MDI运行、参数设置等数控***各项功能，还具有强大的CAD和CAM辅助设计和代码自动生成功能。因此具有以下的主要优点：

(1)配合多工位数控雕刻对刀装置可以完成多工位零件自动加工。为保证多工位雕刻工件质量，每次雕刻头进刀时，都会向对刀***发出对刀指令，并且等全部子对刀***对刀结束后再发出进入下一条运动指令执行。

(2)具有生动友好人机界面，强大数控加工功能。加工中动态显示正在加工的图形图案，错误报警提示丰富，操作简便。

(3)***稳定可靠：每天连续工作16小时，运行1年无故障。

(4)***功能强大：可以读取分析coredraw、type3、文泰等雕刻绘图软件设计的图案、文字、线条，兼容数控标准G代码。

(5)设有文字雕刻特殊加工模块，可解决圆柱圆锥面多工位雕刻多个回转运动轴正反向间隙不一致问题。

(6)可以选择任意雕刻头工作或不工作。

此外，本***可以应用于多工位雕刻机，其应用范围包括商标雕刻、枪瞄准器调焦刻线、照相机光圈焦距刻线，并且以一台雕刻机的成本就可以提高工作效率5-8倍，因此具有很好的经济实用价值。

附图说明

图1是本发明的硬件组成的原理方框示意图。

图2是本发明的软件组成的结构示意图。

图3是本发明的自动加工工作线程流程图。

图4是本发明多工位圆柱圆锥面雕刻旋转轴结构图。

图5是多工位数控雕雕机的结构示意图。

图中：1.C轴旋转伺服电机；2.蜗轮；3.大齿轮；4.小齿轮；5.中间轴；6.右一轴；7.右二轴；8.Y轴移动平台；9.Z轴多工位进给机构；10.C轴旋转工作台；11.X轴移动平台；12.机体。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，但不限定本发明。

本数控雕刻控制***由硬件和软件两部分组成，硬件采用高性能工业计算机PC+运动控制卡+机电装置构成开放式的数控***。软件软件采用Visual C++编制Windows2000/XP下运行应用程序。

一.多工位雕刻数控***硬件组成

工业PC机采用研华IPC-610P，运动控制卡采用成都乐创MPC08的PCI四轴运动控制卡，MPC08控制卡是基于PC机PCI总线的步进电机或数字式伺服电机的上位控制单元，它与PC机构成主从式控制结构：PC机负责人机交互界面的管理和控制***的实时监控等方面的工作(例如键盘和鼠标的管理、***状态的显示、控制指令的发送、外部信号的监控等等)；MPC08卡完成运动控制的所有细节(包括脉冲和方向信号的输出、自动升降速的处理、原点和限位等信号的检测等等)。每块MPC08卡可控制4轴步进电机或数字式伺服电机；每轴均可输出脉冲和方向信号，以控制电机的运转；同时，可外接原点、减速、限位等开关信号，以实现回原点、保护等功能，这些开关信号由MPC08卡自动检测并作出反应。MPC08卡采用先进的控制芯片，具有梯形升降速曲线，最高输出频率可达4.0MHz，带有编码器反馈端口，适用于数字式交流伺服***或闭环的步进电机控制***。

硬件组成结构如图1所示，工业控制计算机和MPC08运动控制板卡组成雕刻控制***核心，控制X轴横向伺服电机、Y轴纵向伺服电机、C轴旋转伺服电机。Z轴进刀为多个步进电机(或采用伺服电机)，图中是一个5工位雕刻控制***。MPC08控制卡为四轴运动控制器，为实现上述对刀功能并能实现Z轴驱动5个步进电机，运动控制卡和电机驱动器之间采用5套单片机对刀装置连接(详见多工位对刀装置专利申请书)。控制方式如下：雕刻刀准备进刀时，数控***通过MPC08控制卡向单片机对刀***发出对刀指令，5个单片机控制对刀***各自向下运动直到碰到工件表面，一旦接触工件表面，单片机控制***停止运动并向计算机发送对刀完成信号。计算机数控***接受到5个对刀完成信号后，再发出统一进给指令，5个进给步进电机同时进给进行雕刻加工。

本发明控制***根据G代码格式自动识别雕刻类型，可实现一个控制***多个加工雕刻功能，例如对图5所示的多工位数控雕刻机从事平面、圆柱面、圆锥面等多工位的数控雕刻。见图5：Z轴多工位进给机构9采用滚珠丝杆结构，为5个独立进给单元，放置在X轴移动平台11上面；X轴移动平台11采用直线滑轨结构；C轴旋转工作台10放置在Y轴移动工作台8上。这四轴装在机体12上。当XYZ轴联动时从事平面雕刻，此时已去掉了可拆卸的C轴旋转工作台10。当CYZ轴联动时从事圆柱面、圆锥面的雕刻。

本***控制的电机数(以5工位为例)达到13个之多，主要有X轴伺服电机、Y轴伺服电机、C轴伺服电机、5个Z轴进给电机，5个主轴电机。X轴伺服电机、Y轴伺服电机、C轴伺服电机采用脉冲加方向控制方式，直接与MPC08卡1、2、3轴相连，第4轴通过5个单片机对刀装置将Z轴信号分为5路输出，并且各路还可以分别在单片机对刀装置控制下单独进行对刀操作。5个主轴电机采用无刷直流电机，转速可达10000r/min。主轴电机控制采用点位控制，用板卡输出点控制5个继电器吸合断开来控制电机启停。

本***主要输出信号有：循环冷却水泵启停、油路润滑泵启停、伺服使能、5个主轴电机启停、对刀使能信号。输入信号主要有：急停信号、直流电机报警信号、伺服电机报警信号、对刀完成信号、加工外部启动信号，各轴的原点、左右限位信号，单片机状态。

加工流程为(以圆柱面雕刻为例)：开机正常进入***，启动循环冷却水泵和油路润滑泵。安装好5个工件后，按下数控***界面开始加工按钮或加工外部启动信号，进行自动加工。***启动主轴电机，移动到工件起始点按照指令发出对刀信号，单片机对刀装置开始对刀，达到工件表面后发出对刀完成指令，并停止运动，将运动指令权交还给数控***。数控***接受到全部对刀完成信号后，再按照程序指令发出统一的雕刻指令，控制刀具完成一次雕刻操作。雕刻完一段后，抬刀移至下一雕刻位，再重新开始对刀保证每次进刀都为工件表面。全部雕刻完毕后，抬刀回起始位，关闭主轴电机。

配合多工位数控雕刻对刀装置可以完成多工位零件自动加工，解决多工位雕刻工件误差造成第一个问题，消除工件圆周误差、圆柱度误差和其他误差实现高精度雕刻，保证工件表面刻痕深度一致性。

二.多工位雕刻数控***软件组成

软件组成结构如图2所示，分为1个主控界面模块，6个独立模块分别是文件管理、自动加工、手动加工、参数设置、工艺参数，Cad/Cam模块。每个模块下又分若干个子模块。软件内核采用Windows多线程操作机制，保证***实时操作特性和稳定性。在多轴圆柱圆锥面雕刻时，采用特殊G代码处理机制，对CYZ小线段联动自动处理并换算为XYZ联动，消除C轴多个旋转轴间隙不一致问题。该控制软件不仅具有一般数控***功能，还具有加工中随时暂停功能，并能在暂停后回到加工起始点，或继续进行加工。操作简便，界面生动友好可动态显示运动轨迹。***自带CAD/CAM模块功能强大，兼容目前几款主流雕刻设计软件格式。可以读取分析coredraw、type3、文泰等雕刻绘图软件设计的图案、文字、线条，兼容数控标准G代码。并根据加工需要对图像进行加工顺序设定、起始点设定、圆柱圆锥平面模版选取等操作，并最终生成控制软件可识别的G代码。

1.数控***主界面功能及其实现

整个界面可以分为五个部分，依次为“加工图形界面”、“功能按键栏”、“机床状态”、“加工信息”、“控制面板”。加工图像界面主要用于显示加工图形，并在加工工件时实时显示加工轨迹。其中，黑线为所要加工图形，蓝线为加工工件时雕刻刀的轨迹。当开始加工工件时，以红色轨迹实时的显示当前所加工的位置。功能按件栏包含六个按键依次为“打开文件”、“自动加工”、“手动”、“参数设置”、“工艺参数”。键上面的红字为调用该功能的快捷键，各部分功能将在后面详细介绍。机床状态用于动态显示当前雕刻刀所在位置的X轴、Y轴、Z轴、C轴坐标及雕刻刀当前速度。加工信息用于显示G代码总的行数、当前所执行行、加工的起始时间以及加工到现在所耗费的时间。

控制面板具有以下功能：

回原点：雕刻刀返回到原点位置，各轴坐标清0(快捷键F6)。

退出：退出***(快捷键F7)。

C+：C轴正方向点动(快捷键7)。

C-：C轴负方向点动(快捷键9)。

X+：X轴正方向点动(快捷键6)。

X-：X轴负方向点动(快捷键4)。

Y+：Y轴正方向点动(快捷键8)。

Y-：Y轴负方向点动(快捷键2)。

Z+：Z轴正方向点动(快捷键1)。

Z-：Z轴负方向点动(快捷键3)。

中间键：用于将雕刻刀移动到指定的位置，点击该键，会弹出如下对话框，在X，Y，Z键入相应数值，即可将雕刻刀定位到指定位置(快捷键5)。

该功能可以在回原点后，指定回到机床加工定位点。

该模块核心是以一个定时为10ms的扫描模块，随时监控***，包括更新机床状态，检查各轴报警信号，原点、限位信号，如出错就及时告警。并做出相应处理。

程序流程如下：(1)获取X轴、Y轴、Z轴、C轴位置并更新机床状态，(2)判断是否超出软件限位，如果超出报警，并禁止该轴该方向的移动，(3)判断是否超出硬件限位开关限位，如果超出报警，并禁止该轴该方向的移动，(4)判断是否有急停信号输入，如有禁止机床所有功能，复位***，告警提示急停。(5)判断是否有报警输入，如有同4操作。

2.文件管理

按下键盘上F1键，可进行加工代码文件管理，选择相应文件回车即可。可按键盘TAB键进行切换光标，当光标位于下图所示选择框时，可按下键盘上←↑→↓几个按键选择文件。

按下键盘上F2键，可以图形预览加工文件。图形预览可以检查加工代码正确性，如果无法进行预览，说明加工代码不符合要求。相当于一个预编译***。

当光标位于加工G代码列表区时，可按下键盘上↑↓按键选择加工代码行，选中行底色蓝色显示。如需对该行代码进行删除、修改、***等操作按下对应按键。F6可保存修改后文件。

该模块核心为代码编译，主要是实现对代码语法、语义的检查，并将G代码还原为图形，形象报告给用户。

编译流程为：(1)去除注释等无用信息。(2)对G代码进行逐字逐句的语法检查，看是否包含非法字符，或非法格式。如有停止编译提示出错信息。(3)将经过语法检查后代码翻译为特定数据格式再分析其语义合法性，比如直线行走指令后不能含有IJ指令，圆弧指令IJ数据是否满足画圆要求等等。如有错误停止编译提示出错信息。(4)将最后编译数据恢复为图形数据并显示。

3.自动加工

在主界面点击F2即可进入自动加工界面。

按下F1复位键，***自动打开前面文件管理选定的文件。点击F2***开始运行，如果在规定的时间内没有对刀完成信号，则弹出如下对话框提示达到最大对刀时间防止意外情况扎刀。此时，按F6急停退出自动加工界面，检查是否设置最大对刀时间过短，同时观察对刀是否已完成，如果对刀完成，但没有返回对刀完成信号，表明***运行有错.

如对刀信号在最大对刀时间内返回，则***连续运行，雕刻刀的运行轨迹会在“加工区域界面仿真”区域实时显示，在***运行过程中，按下F3则***暂停，此时，按下F5可进行对刀操作，按F7可减小进给速度，按F8则可增加进给速度。按F6可退出自动加工状态。需要继续运行F2，如需回加工起始点按下F9回起始点，程序自动回加工起始点。

工件加工过程中如突然出现问题，可以按下操作面板上急停按钮，程序将自动退出。如果加工过程发现有掉笔画或其他问题，可以先按下暂停，机床停止加工后，按下F9自动返回加工回起始点。等待返回完毕后(加工图形仿真中有红色轨迹显示)，可以重新开始加工。

在机床右下角设置一个启动开关和一个急停开关，装好工件后可以直接按下启动开关，加工程序开始运行。如发生紧急情况也可按下此处急停开关。

该模块核心为多线程加工处理机制。为了更好体现***实时性，实现上述复杂功能***必须采用Windows多线程处理机制。

数控***软件一般执行过程为：读取处理后的NC文件→译码→轨迹插补计算→伺服控制，这样一个基本的加工循环，在未运行完最后一条NC语句前，该循环将一直进行。如果应用程序仅有一个线程即用户界面线程，一旦程序执行仿真，它将独占CPU一直运行下去直到结束，无法接受和处理用户消息和事件。也就无法实现实时性的要求，而采用多线程就可以解决这个问题。

程序采用Visual C++的多线程编程来实现时实性要求。所谓线程是指一个独立的过程，是***分配处理器时间资源的基本单位。线程机制使得***具有多任务功能。

Visual C++中线程可分为用户界面线程(User Interface Thread)和工作线程(WorkerThread)。用户界面线程的特点是拥有单独的消息队列，具有自己的窗口界面能够对用户输入事件和消息作出响应。工作线程一般用于处理后台任务，仅由函数体实现，不处理窗口消息。采用多线程后，用户界面线程主要用来显示当前指令、更新状态参数(X，Y，Z，C轴坐标值，主轴进给速度、加工时间等)，以及接受用户输入指令。将实现加工的程序放在一个工作线程中。这样尽管工作线程忙个不停，但用户线程却“空闲”可以随时响应用户输入事件和消息。用户线程和工作线程之间通过事件对象Cevent来负责线程之间的通信。

程序流程图如图3所示。设置“暂停加工”和“开始加工”两个按钮，当按下在“暂停加工”后程序暂停，用户可以观察指令和相应状态；按下“开始加工”后又断点处重新开始执行。其实现的具体方法如下：在“暂停加工”按钮的单击事件响应函数中设置停止事件有信号，“开始加工”按钮的单击事件响应函数中设置启动事件有信号，工作进程在循环体中检测相应事件是否有信号，从而执行相应的程序。需要做的工作是定义两个事件停止事件和启动事件，创建一个工作者线程，并建立工作线程的控制函数体。主要代码如下：CEvent g_pauseevent；//定义停止事件

CEvent g_starteevent；//定义启动事件

UINT Dealedatathread(LPVOID param)；//声明工作者线程的控制函数

//建立工作者线程

CWinThread*Sysdatain；

Sysdatain＝BeginThread(Dealedatathread，this，THREAD_PRIORITY_ABOVE_NORMAL)；if(！Sysdatain)MessageBox(″无法建立工作者线程″)

；其中，AfxBeginThread为启动工作者线程的全局函数，函数原形如下：

CWinThread*AfxBeginThread(

AFX_THREADPROC pfnThreadProc，

LPVOID pParam，

int nPriority＝THREAD_PRIORITY_NORMAL，UINT nStaekSize＝0，

DWORD dwCreateFlags＝0，

LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSecurityAttrs＝NULL)；

其中，参数pfnThreadProc为工作者线程的控制函数；pParam为传递给控制函数的参数。全局函数AfxBeginThread创建并初始化CwindThread对象、启动并返回线程地址，可以通过该地址引用线程。

控制函数用于定义线程，进入控制函数时，线程启动；退出时，线程终止。以上控制函数中Dealedatathread为控制函数名，参数param是一个32位值。该参数在创建线程对象时传递过来。工作者线程的控制函数体如下：

UINT Dealedatathread(LPVOID param)//工作者线程启动

{……//读取处理后的NC文件outputfile

while(！outputfile.eof())//未到文件尾

{if(WaitForSingleObject(g_pauseevent，0)＝＝WAIT_OBJECT_0)//如果预先按下了“任选停止”，则停止加工，否则继续加工

{……//停止加工

while(WaitForSingleObject(g_starteevent，INFINITE)！＝WAIT_OBJECT_0)；//当按下“循环启动”按钮时，开始继续加工

}

……

}

return 1l；//工作者线程终止

}

最后在“任选停止”按钮和“循环启动”按钮的click事件的响应函数中分别设置g_pauseevent和g_starteevent有信号即可，可通过以下两条语句实现。

g_pauseevent.SetEvent()；//设置任选停止事件为有信号

g_starteevent.SetEvent()；//设置循环启动事件为有信号

4.手动加工

手动加工模块功能如下：

(1)点动进给量倍率：设定点动运行时，实际点动距离为所设定点动距离的百分比。如：设定点动距离为1mm，点动进给量倍率设定为50％，则一次点动移动的距离为0.5mm.按下F1可增加点动进给量倍率，按下F2颗减小点动进给量倍率。

(2)点动进给速度倍率：设定点动运行时，实际点动运行速度为所设定点动运行速度的百分比。如：设定点动运行速度为500，点动进给速度倍率设定为150％，则点动实际运行速度750。按下F3可增加点动进给速度倍率，按下F4可减小点动进给速度倍率。

(3)数字小键盘按键可以控制各轴按照设定进给量运动，其中中间键功能为回原点。

(4)机床状态：同主界面，用于显示雕刻刀的运行位置及速度。

(5)输出测试：包含“伺服使能”、“直流使能”、“对刀开关”、“油泵开关”四项。“伺服使能”和“直流使能”为使能开关，只用其处于“开”的状态，对应电机才有可能处于运行状态。“对刀开关”为“开”，才能够进行手动对刀，“油泵开关”是控制机床导轨润滑的开关，点击该按钮机床导轨润滑电机启动，油泵开始输油。

(6)输入输出点状态：用于动态显示整个***得信息。当为灰色时，则表明所对应功能没有选中、或者雕刻刀没有到达所对应点、或者其对应功能没有完成，为绿色时则相反。

(7)复位：控制对刀单片机复位。(快捷键为F6)。

(8)返回：退出手动加工界面(快捷键F5)。

5.机床参数和工艺参数

各参数定义如下：

脉冲当量：表示一个脉冲所走距离。

间隙补偿：设置反向各轴间隙误差。

启动速度：各轴启动时的初始速度。

调整时间：从初始启动速度到加工速度，加速时间设置。

机床软限位：设置各轴运行的最大范围。

最高限速：各轴运行的最高速度。

加工限速：加工运行最高速度。

最大对刀时间、油泵运行间隔时间等等。

6.强大CAD/CAM功能

目前几款主流雕刻设计软件格式可以读取分析coredraw、type3、文泰等雕刻绘图软件设计的图案、文字、线条，兼容数控标准G代码。识别“.PLT”、“.NC”、“.HPG”文件格式。打开图像后可以，根据加工需要对图像进行加工顺序设定、起始点设定、圆柱圆锥平面模版选取等操作，并最终生成控制软件可识别的G代码。

7.特殊G代码处理机制

如前面所述，在圆柱或圆锥面进行多轴雕刻时，由于各旋转轴机械正反向间隙不一样会造成间隙补偿误差，数控***无法纠正所有旋转轴的间隙误差，从而对工件雕刻质量带来很大影响。文字有明显变形是因为在雕刻文字时由C轴X轴联动形成文字轨迹，C轴在来复旋转运动中由于间隙误差造成定位不准确，使文字发生变形。

本***采取了一种特殊的G代码格式来解决这个问题。文字和图案与单独刻线不一样，它们由很多小线段组成，一般方法雕刻时直接采用CY小线段联动，会出现上述问题。***CAD/CAM***在生成加工G代码时自动对图形进行分析，如果CY轴不联动，比如说雕刻与Y轴平行直线，不采用特殊自动处理。如果有CY联动，由于是小线段可以按照曲率半径换算为XYZ联动，即将圆柱面CY两轴运动等效为局部XYZ联动。方法是将C轴坐标投影为X坐标和Z坐标，以XZ联动来重构C轴坐标。这样由于等效为X坐标和Z坐标运动，C轴在小线段雕刻时不需要旋转，消除C轴多个旋转轴间隙不一致问题。5个轴X方向运动都一样，同在工作平台上，间隙不存在不一样现象。特殊G代码格式为G09 X Y Z形式。

部分G代码如下：

G00 C252.704 Y-3.874 F500.000 //C轴旋转到一定位置

M10 //对刀

G01 Z-0.030 F200.000 //进刀

G09 X0.475 Y0.000 Z-0.008 F200.000 //特殊G代码，以XYZ联动替代CY联动

G09 X0.000 Y-0.700 Z-0.000 F200.000

G09 X-0.050 Y0.100 Z0.002 F200.000

G09 X-0.075 Y0.050 Z0.002 F200.000

G09 X-0.075 Y0.025 Z0.002 F200.000

G09 X-0.150 Y0.000 Z0.002 F200.000

G09 X-0.075 Y-0.025 Z0.000 F200.000

G09 X-0.050 Y-0.050 Z0.000 F200.000

G09 X-0.050 Y-0.225 Z-0.000 F200.000

G09 X0.000 Y-0.100 Z0.000 F200.000

G09 X0.050 Y-0.175 Z0.000 F200.000

G09 X0.075 Y-0.075 Z-0.000 F200.000

G09 X0.075 Y-0.050 Z-0.001 F200.000

G09 X0.175 Y0.000 Z-0.003 F200.000

G09 X0.100 Y0.050 Z-0.003 F200.000

G09 X0.075 Y0.075 Z-0.003 F200.000

G09 X0.050 Y0.075 Z-0.002 F200.000

G09 X0.000 Y0.000 Z1.041 F200.000

G09 X-0.550 Y1.025 F500.000 //结束后回到原来XYZ位置

G00 C223.796 Y-5.075 F500.000 //C轴再转到其他雕刻位

M10

G01 Z-0.030 F200.000

Claims

1.多工位数控雕刻专用控制***，包括硬件和软件两部分，其特征是硬件采用以工业控制计算机、运动控制卡、数字式伺服电机构成的开放式数控***，它们通过数据线依次相连，其中，工业控制计算机与运动控制卡一起组成控制核心，运动控制卡控制至少3轴步进电机或数字式伺服电机；软件是采用Visual C++编制Windows2000/XP下运行的应用程序。

2.根据权利要求1所述的多工位数控雕刻专用控制***，其特征是工业控制计算机采用研华公司生产的IPC-610P型工业PC机。

3.根据权利要求1所述的多工位数控雕刻专用控制***，其特征是运动控制卡采用成都乐创MPC08的PCI四轴运动控制卡。

4.根据权利要求1所述的多工位数控雕刻专用控制***，其特征是软件的组成是：由1个主控界面模块和若干个独立模块组成，所述独立模块包括文件管理、自动加工、手动加工、参数设置、工艺参数和Cad/Cam模块；每个模块下又分若干个子模块；软件内核采用Windows多线程操作机制。

5.根据权利要求4所述的多工位数控雕刻专用控制***，其特征是软件的组成设有用于对圆柱或圆锥面进行多轴雕刻时的、并消除多轴间隙不一样问题的特殊G代码格式。

6.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的多工位数控雕刻专用控制***，其特征是将所述控制***与多工位数控雕刻对刀装置配合，实现对平面、圆柱面或圆锥面进行多轴雕刻中的应用。

7.根据权利要求6所述的多工位数控雕刻专用控制***，其特征是对圆柱面、圆锥面或平面进行多轴高精度雕刻的方法是：开机正常进入控制***，启动循环冷却水泵和油路润滑泵；安装好5个工件后，按下控制***界面开始加工按钮或加工外部启动信号，进行自动加工；控制***启动主轴电机，移动到工件起始点按照指令发出对刀信号，多工位数控雕刻对刀装置开始对刀，达到工件表面后发出对刀完成指令，并停止运动，将运动指令权交还给控制***；控制***接受到全部对刀完成信号后，再按照程序指令发出统一的雕刻指令，控制刀具完成一次雕刻操作，雕刻完一段后，抬刀移至下一雕刻位，再重新开始对刀并保证每次进刀都为工件表面，全部雕刻完毕后，抬刀回起始位，控制***关闭主轴电机。