活塞是內(nèi)燃機(jī)的重要零件，是典型的非圓零件，活塞與缸體的配合程度是衡量發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)在普遍采用的中凸變橢圓活塞，許多廠家采用靠模法加工，但由于硬靠模系統(tǒng)要用機(jī)械或液壓來實(shí)現(xiàn)隨動(dòng)仿形，想要進(jìn)一步提高精度和效率比較困難，而且靠模加工困難，制造成本昂貴。因此要求設(shè)計(jì)一種新型的數(shù)控車床來滿足中凸變橢圓活塞的特殊加工。具有高頻響應(yīng)特性的直線電機(jī)技術(shù)的發(fā)展，使得這種需求成為可能。在加工時(shí)，被加工零件安裝于機(jī)床主軸上，并隨主軸一起旋轉(zhuǎn)，刀具安裝在直線電機(jī)上，并隨直線電機(jī)相對(duì)被加工零件徑向作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。由于中凸變橢圓活塞形狀極為復(fù)雜，所以插補(bǔ)時(shí)需要處理的數(shù)據(jù)量大，同時(shí)響應(yīng)速度也要求很高。另外，加工該活塞時(shí)，需要同時(shí)控制兩種不同類型的電機(jī)，一種是位置伺服，另一種是加工非圓截面的專用伺服——直線電機(jī)。通用數(shù)控軟件不能滿足加工活塞的這種特殊要求。本文所介紹的數(shù)控軟件系統(tǒng)是采用C語言和匯編語言混合編程，采用獨(dú)立模塊化設(shè)計(jì)，較好地解決丁主軸旋轉(zhuǎn)和刀具直線進(jìn)給之間的關(guān)系。

1 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

　　本系統(tǒng)主機(jī)采用工控586機(jī)，系統(tǒng)數(shù)控軟件存放在微機(jī)硬盤中，系統(tǒng)啟動(dòng)后，用戶可以通過菜單執(zhí)行各種操作。系統(tǒng)具有讀取加工程序。編譯，仿真，產(chǎn)生活塞加工數(shù)據(jù)、控制直線電機(jī)、插補(bǔ)，M、S、T在位檢測等CNC功能。其系統(tǒng)組成框圖如圖1所示。

　　系統(tǒng)數(shù)控軟件采用分層次、模塊化設(shè)計(jì)。系統(tǒng)軟件按功能可劃分為若干個(gè)模塊，各模塊可單獨(dú)編輯、編譯。它們之間通過參數(shù)或數(shù)據(jù)文件來傳遞信息，一個(gè)模塊的增加、修改、刪除等都不影響其它模塊，將系統(tǒng)軟件劃分為界面層、編譯層、控制層和輔助層，各部分的操作相對(duì)獨(dú)立。其總體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2 系統(tǒng)的組成及特點(diǎn)

　　由圖2可以看出系統(tǒng)由太個(gè)模塊組成，并具有實(shí)時(shí)幫助功能。在該系統(tǒng)中用戶可以首先根據(jù)零件圖樣的具體要求，以人機(jī)對(duì)話的方式在界面層進(jìn)行各項(xiàng)數(shù)據(jù)的輸人及各功能的操作。在編譯層，對(duì)用戶輸入的信息進(jìn)行編譯以生成目標(biāo)代碼，它包括對(duì)NC源程序的格式轉(zhuǎn)換，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、錯(cuò)誤檢查，控制數(shù)據(jù)的計(jì)算以及列表曲線的插值、粗插補(bǔ)等；在控制層，發(fā)出控制系統(tǒng)工作的指令，協(xié)調(diào)系統(tǒng)各部分的功能；在輔助層，提供便于系統(tǒng)工作及方便用戶操作的各項(xiàng)輔助功能。整個(gè)系統(tǒng)均采用鍵盤與鼠標(biāo)進(jìn)行控制，用戶欲選用某一菜單，只需按動(dòng)光標(biāo)、熱鍵或鼠標(biāo)即可。另外，系統(tǒng)還具有較強(qiáng)大的圖形功能，提供了活塞輸入數(shù)據(jù)的圖形顯示，刀具運(yùn)行軌跡的動(dòng)態(tài)運(yùn)行軌跡，使用戶能及時(shí)發(fā)現(xiàn)操作錯(cuò)誤。

3 總結(jié)

　　該系統(tǒng)采用了自頂向下的設(shè)計(jì)方法。界面友好，具有實(shí)時(shí)幫助功能、圖形仿真功能、報(bào)警功能等，可以省掉許多在機(jī)床上空運(yùn)行檢查和試切加工檢查所耗的時(shí)間。提高了機(jī)床的使用效率，降低了生產(chǎn)成本。該系統(tǒng)已在多個(gè)機(jī)床廠試用成功。