[发明专利]一种数控切割机CNC系统的设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及机械加工生产领域数控切割机CNC系统研发的方法，尤其是一种数控切割机CNC系统的设计方法。

背景技术

目前国产数控火焰切割机CNC系统，采用的主机主要是单板机、单片机和DOS平台386CPU以下档次的PC机，其操作系统存在着性能和功能低下的问题，使用起来很不方便；随着IPC机性能的提高和价格的降低，用IPC机开发CNC系统的巨大优越性逐渐显现出来；IPC机除了具有更高的可靠性和抗干扰能力外，和PC机一样具有高的运行速度、丰富的硬件资源(CPU、存储器、协处理器、软硬件驱动器、串/并行口、中断、定时器、总线插槽、显示器、键盘、电源等)、软件资源(Windows平台以及可资使用的各种开发软件，如AutoCAD、网络通讯等)和功能调用，具有开放式的体系结构和具有很高的性能价格比；只要在总线扩展槽中插入自行开发或从市场上购置的驱动系统伺服控制卡和I/O卡，在充分开发和利用IPC机固有功能的基础上，自行开发控制系统软件，便可使IPC机变成能进行实时多任务处理、界面友好和功能强大的CNC系统；而且，随着IPC机的不断更新换代，用其开发的CNC系统也很容易更新换代；因此有必要开发一种性能好、功能齐全、编程和操作都方便的CNC系统，一是对旧的数控火焰切割机控制系统进行更新，二是为新的数控火焰切割机进行配套。

本发明就是为了解决以上问题而进行的改进。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种具有图形编程、仿形编程、加工程序屏幕模拟仿真和实时多任务处理，方便于键盘和鼠标窗口操作，便于及时修改，具有通用性的一种数控切割机CNC系统的设计方法。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种数控切割机CNC系统的设计方法，包括CNC系统硬件结构的设计和CNC系统软件结构的设计，CNC系统硬件结构的设计，其实施步骤为：

(1)切割机机械部分的选择；

(2)控制系统的选择；

CNC系统软件结构的设计，其实施步骤为：

(1)软件开发环境的选择；

(2)软件模块的设计；

进一步的，所述CNC系统硬件结构的设计，包含有切割机机械部分主要由底座、龙门式移动框架、火焰喷头、传动机构和三个步进电机组成，以实现对平面板材零件的切割加工，三个步进电机分别为X轴步进电机、Y轴步进电机和Z轴步进电机，Y轴步进电机控制龙门框架的前后移动、X轴步进电机控制火焰喷头的左右、Z轴步进电机控制火焰喷头的上下移动，X、Y、Z三轴可以实现联动控制；

所述CNC系统硬件结构的设计，还包含有控制系统以IPC作为主机，IPC主机包含486以上CPU，8MB以上内存，500MB以上硬盘，IPC的固有硬件包含CPU主板、TVGA卡、电源，只在IPC的PC总线的插槽中增加一块32位光电隔离I/O.TIMER卡；

所述32位光电隔离I/O.TIMER卡的I/O并行口控制三个步进电机的运行、乙炔开关、乙炔点火、切割氧开关以及接收工作台的限位行程开关信号、坐标零位信号，由该卡上的定时器作为步进电机运行中断服务程序的中断定时器，时钟频率取2MHz，通过计算机的键盘实现对控制系统的操作，三个移动方向步进电机的脉冲当量均为0.01mm；

所述32位光隔离I/O.TIMER卡、TVGA卡及CPU主板均与IPC中的PC总线相连，CRT显示器连接在TVGA卡上；X轴步进电机、Y轴步进电机和Z轴步进电机分别通过X轴驱动单元、Y轴驱动单元和Z轴驱动单元驱动，所述X轴驱动单元、Y轴驱动单元和Z轴驱动单元均与32位光电隔离I/O.TIMER卡相连，所述CPU主板上还设置有串口、并口，该主板还可与键盘、软驱和硬盘相连；

更进一步的，所述CNC系统软件结构的设计，包含软件开发环境是在Windows界面下开发；所述CNC系统软件结构的设计，还包含有软件模块的设计：

系统软件界面上包含有程序编制模块和加工控制模块选项；

程序编制模块下还设置有图形编程和仿形编程；加工控制模块下还设置有参数设置、模拟仿真、自动运行、手动运行和故障诊断；

具体的，程序编制模块中还包含有手动编程，所述手工编程是图形编程和仿形编程中的程序全屏幕编辑模块；

其中，所述图形编程具有的功能有：直线、圆弧、折线绘制；拷贝、移动、旋转、对称、缩放、修剪、删除、偏置；自动编程；程序全屏幕编辑；模拟仿真；