第4期 2017年4月
组合机床与自动化加工技术
Modular Machine Tool & Automatic Manufacturing Technique
文章编号：10012265(2017)04008203
DOI: 10. 13462/j. cenki. mmtamt. 2017. 04. 020
No.4 Apr.2017
基于UMAC的开放式五轴磨床数控软件研发
杨欣雨，赵锐，马术文，丁国富（西南交通大学机械工程学院，成都部
610031）
摘要：为了实现国产五轴磨床数控系统的自主研发，过对开放式数控系统硬件及软件结构体系的分析，提出基于UMAC运功控制器的五轴磨床数控系统的设计方案。针对数控系统对上位机的功能需求，采用模块化设计方法，进行上位机软件的功能模块设计。研究了上位机与UMAC的通信方式，及代码检验、PMAC运动程序自动生成、加工过程代码同步显示、伺服参数整定等关键技术，利用软
用户角色权限进行系统用户管理、数控机床加工控制及数控系统参数调节等操作。关键词：数控系统软件；UMAC运动控制器；开放式数控系统：模块化
中图分类号：TH166;TG659
文献标识码：A
UMAC-based Open CNC Software for Five-axis Grinding Machine
YANG Xin-yu, ZHAO Rui, MA Shu-wen, DING Guo-fu
(School of Mechanical Engineering, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China)
Abstract: In order to achieve self-developed domestic five-axis grinding machine CNC system, through the analysis of the open CNC system hardware and software architecture, a design of the open CNC system based on UMAC controller for five-axis grinding machine is proposed. For functional requirements of CNC system to upper computer, the function module of PC software is designed, using modular design approach. Researching on key technologies of the communication mode between PC and UMAC ,inspections of NC code , the automatic generation of PMAC programs, the synchronization display of process code ,and servc parameter setting, a set of five-axis grinder CNC software is developed on the. NET platform with the soft-ware engineering technology. This software has friendly man-machine interface and simple operation. It can be operated according to the users role rights, such as the system user management, the NC machine tool
processing control and the parameter adjustment of the numerical control system Key words: CNC software; UMAC; open CNC system; modularization
0引言
由于现代制造技术的发展，对刃形复杂的高精度刀具的需求迅猛增长，普通修磨工具磨床已发展成为五轴联动数控工具磨床。以FANUC、SIEMENS等为典型代表的传统数控系统均属于封闭式系统，构成系统的硬件和软件是专用且互不兼容的[1]，系统各模块间通信与数据交互机制也互不相同，导致在控制软件开发上难以修改和扩展，不能满足五轴磨床数控系统自主研发的需求，因此开放式数控系统成为新的研究方向。目前，以“IPC（工控机）+运动控制器"形式搭建数控系统的硬、软件平台是主流架构形式，此结构的 CNC系统不仅具有传统数控系统的稳定可靠和实时性强的特性，还具有IPC机的柔性2]。美国DeltaTau 公司的 UMAC(Universal Motion and Automation Con-troller)是当今市场上使用广泛功能强大彻底开放的运
收稿日期：20160726；修回日期：20160820 基金项目：国家重大科技专项（2015ZX04001002）
动控制器[3-5]。
本文针对五轴数控磨床的功能特点，利用IPC+
UMAC运功控制器的双CPU结构搭建数控系统硬件结构，提高了数控系统的开放性，克服了传统封闭式数控系统内部参数难提取、算法难改写、软件难开发的问题。在硬件基础上进行软件系统的功能设计，在.NET 平台上开发出人机交互的五轴磨床数控软件，实现了系统管理、数控加工控制、电机同服整定三大功能的集成。
基于UMAC五轴数控系统体系结构
根据工具磨床的结构特点及参数要求，采用“IPC+
UMAC“控制模式构建闭环控制系统，其硬件构成如图1 所示，主要包括五大模块：①上位机模块，由IPC完成初始化、参数管理等任务：(2)下位机模块，由UMAC完成插补、电机驱动等任务。③运动伺服控制模块，由驱
作者简介：杨欣雨（1991—），女，四川乐山人，西南交通大学预土研究生，研究方向为机械制造及自动化，（E-mail)yangxy0701@foxmail.com：
通讯作者：马本文(1968一)，男，四川眉山人，西南交通大学副教授，工学博士，研究方向为机械制造工艺、机横产品设计，（E-mail） mashuwen@ swjtu. edu. cn.
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