本课题是深圳市基础科研项目,研究的主要内容是基于开放性数控系统的多轴车花机床,该机床是用于加工一种黄金椭球形薄壁链珠组件,通过在链珠椭球面上车削花纹以实现其穿戴美观的目的。这种黄金椭球链珠是各种手链,项链等的重要组成部分,也是其美学主体。一般生产商通过手工或者半自动设备进行花纹雕刻,效率极低,对人工经验要求高,加工质量不稳定。因此实现花纹车削自动化对企业生产意义重大。本机床的研制包括机械结构本体的设计和调试,PC控制系统的研发。本文对机床伺服控制系统硬件平台和PC软件平台进行重点设计和研究。主要包括电气控制平台的设计与实现,基于台达DMC_NET总线通讯和多轴运动控制卡的伺服系统的设计与实现,基于正则表达式的开放型数控系统的程序设计与实现,基于MFC机床控制软件框架程序设计,基于数字积分法的相关插补算法的研究,数控加工实验的设计与研究。自动化数控车花机床电气控制平台的设计包括电源供电和断路保护模块,伺服驱动电源供电和电气通信模块,I/O控制模块。电气控制平台主要是给控制系统进行供电和硬件保护,保障硬件系统正常运行。伺服系统硬件控制平台主要是以运动控制卡和IPC为核心的半闭环系统。控制软件包括底层开放性数控系统的程序和基于MFC的人机交互控制软件框架程序,前者用来识别,编译NC文件并将NC文件转化为机床各轴的运动。开放性数控系统的设计包括基于正则表达式的G代码编译系统,机床各轴运动控制程序,相关插补算法。后者则是实现机床操控的人机交互可视化运动控制。包括软件主界面,机床单轴调试界面,机床数控加工控制界面,机床参数配置界面。这些界面的设计和功能实现让操作者更加直观的控制机床而不必去深入理解底层控制程序的逻辑和原理。基于开放性数控系统的黄金链珠车花机床的研制涉及到电工技术,基于运动控制卡和IPC的主流工控系统,半闭环自动控制原理,NC加工插补技术,开放性CNC系统的设计,基于MFC和C++面向对象的软件开发技术。相对于人工和半自动化的车花工艺,本机床的研制实现了加工高度自动化和数字化控制,大大提高了生产效率,节约了人力成本,降低了操控技术门槛。机床的后续数控加工实验充分表明该机床完全能够实现自动化车花加工要求。