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第1章 EDM数控技术概述1

1.1 EDM简介1

1.1.1 EDM的原理及特点1

1.1.2 EDM的应用与发展2

1.2 EDM数控技术的发展3

1.2.1 由简单控制向多轴联动控制发展3

1.2.2 软件化程度越来越高3

1.2.3 开放式发展成为大势所趋4

1.3 Linux操作系统发展及应用5

1.3.1 Linux操作系统的发展6

1.3.2 Linux操作系统的特点6

1.3.3 实时Linux的发展8

1.3.4 基于Linux平台的数控系统开发9

1.3.5 基于Linux平台的EDM数控系统软件开发可行性10

第2章 多轴联动EDM数控系统的软件架构12

2.1 软件架构简介12

2.1.1 软件架构的含义12

2.1.2 软件架构的组成13

2.1.3 软件架构的目标13

2.1.4 软件架构的流程14

2.2 EDM数控机床硬件结构的特点14

2.3 数控系统软件功能需求分析与功能划分16

2.4 数控系统软件结构层次划分17

2.5 数控系统软件整体结构构建20

2.5.1 各模块确立20

2.5.2 模块间通信确立20

2.5.3 整体结构确立21

2.6 数控系统软件功能运行机制22

第3章 数控系统软件用户管理模块构建24

3.1 GUI简介24

3.1.1 GUI概述24

3.1.2 数控系统软件GUI组成25

3.1.3 GUI开发25

3.2 GUI子模块构建27

3.2.1 GUI功能组成27

3.2.2 加工控制功能27

3.2.3 坐标移动功能29

3.2.4 定位功能29

3.2.5 手动加工功能29

3.2.6 文件加工功能30

3.2.7 加工履历功能30

3.2.8 机床参数管理功能30

3.2.9 加工条件管理功能31

3.2.10 加工条件调整功能31

3.2.11 网络设置功能31

3.2.12 信息提供功能32

3.3 功能服务子模块构建33

3.3.1 多线程建立34

3.3.2 多功能执行器建立34

3.3.3 任务执行功能执行器34

3.3.4 信息提供功能执行器36

3.3.5 数控代码译码器37

3.3.6 电极半径补偿器40

3.3.7 数控命令执行器41

3.4 用户管理模块整体运行机制41

3.4.1 信息提供运行机制42

3.4.2 任务执行运行机制43

第4章 数控系统软件实时控制模块构建44

4.1 实时控制模块结构确立44

4.1.1 任务确立44

4.1.2 结构确立45

4.1.3 多任务调度46

4.2 多轴联动插补算法47

4.2.1 插补算法确立48

4.2.2 可逆直线插补算法49

4.2.3 可逆圆弧插补算法51

4.2.4 多轴联动插补算法52

4.3 定位误差补偿方法54

4.3.1 补偿原理54

4.3.2 补偿策略54

4.4 数控命令读取任务55

4.5 手控盒处理任务56

4.6 加工任务58

4.6.1 伺服控制58

4.6.2 抬刀控制58

4.6.3 摇动控制59

4.7 原轨迹回退任务61

4.8 快速移动任务61

4.9 接触感知任务63

4.10 机床回零任务64

4.10.1 直线轴回零65

4.10.2 旋转轴回零65

4.10.3 机床开机回零66

4.11 极限移动任务67

第5章 数控系统软件驱动模块构建68

5.1 驱动方式选择68

5.1.1 I/O端口与I/O内存68

5.1.2 I/O内存驱动69

5.2 伺服系统驱动69

5.2.1 驱动对象参数确定70

5.2.2 抽象对象构建71

5.2.3 参数配置74

5.2.4 机械坐标设定与获取74

5.2.5 状态获取与判断75

5.2.6 错误分析与清除75

5.2.7 运动驱动75

5.3 其他系统驱动78

5.3.1 脉冲电源系统驱动78

5.3.2 工作液循环系统驱动78

5.3.3 检测系统驱动78

5.3.4 手控盒系统驱动78

第6章 数控系统软件模块间通信构建79

6.1 用户管理模块与实时控制模块间通信构建79

6.1.1 数据通信确定与划分79

6.1.2 通信方法选择81

6.2 共享内存建立82

6.2.1 共享内存简介82

6.2.2 共享内存建立策略82

6.3 RT-FIFO建立83

6.3.1 RT-FIFO简介83

6.3.2 RT-FIFO建立策略83

6.4 实时控制模块和驱动模块间通信构建84

6.5 数控系统软件整体运行机制85

第7章 数控系统软件的开发87

7.1 实时Linux运行环境的搭建87

7.1.1 搭建过程87

7.1.2 内核文件配置88

7.1.3 Linux下的U盘使用方法90

7.2 主功能界面91

7.2.1 信息显示模块91

7.2.2 电参数显示及调整模块92

7.2.3 功能按键模块93

7.3 坐标移动93

7.3.1 移动94

7.3.2 半程移动95

7.3.3 极限移动96

7.3.4 回零97

7.3.5 坐标设定97

7.4 定位99

7.4.1 端面定位99

7.4.2 角定位100

7.4.3 柱中心定位101

7.4.4 孔中心定位102

7.4.5 自动三点定位103

7.5 手动加工105

7.5.1 直线加工105

7.5.2 圆弧加工106

7.5.3 任意多数个加工107

7.5.4 格子多数个加工109

7.5.5 圆周多数个加工110

7.6 文件加工112

7.6.1 文件的打开、删除、拷贝与加工114

7.6.2 文件的新建、编辑、保存与另存115

7.6.3 文件内容的查找与替换115

7.7 加工履历117

7.7.1 显示加工履历117

7.7.2 编译错误118

7.8 机床参数118

7.8.1 标志模块120

7.8.2 电机模块121

7.8.3 各轴模块122

7.8.4 检测功能122

7.9 加工条件123

7.9.1 用户参数与系统参数123

7.9.2 参数的修改、保存与删除124

7.10 软件的开机自动运行125

7.10.1 root用户自动登录125

7.10.2 软件自动运行125

第8章 数控系统软件的搭载与应用127

8.1 五轴联动EDM数控机床127

8.1.1 机床主体128

8.1.2 控制电柜128

8.2 数控系统软件搭载与调试130

8.2.1 驱动验证130

8.2.2 电机设置130

8.2.3 功能验证131

8.2.4 Bug排查131

8.2.5 加工调试131

8.2.6 定位误差补偿132

8.3 带叶冠整体式涡轮盘加工实验134

8.3.1 带叶冠整体式涡轮盘简介134

8.3.2 涡轮盘加工方法135

8.3.3 涡轮盘加工过程136

8.3.4 涡轮盘加工要求136

8.3.5 涡轮盘加工难点136

8.3.6 定位准备137

8.3.7 粗加工与精加工138

8.3.8 加工结果140

8.3.9 实验结论141

第9章 EDM电极预装系统软件的研发与应用143

9.1 EDM电极预装系统简介143

9.1.1 预装系统概念的提出143

9.1.2 预装功能实现原理144

9.2 电极离线位姿调整144

9.2.1 调整原理144

9.2.2 调整过程145

9.3 电极形状精度检测方法146

9.3.1 检测流程146

9.3.2 检测原理147

9.4 特征点确定与数据提取148

9.4.1 特征点的确定148

9.4.2 特征点数据提取149

9.4.3 数据格式150

9.5 检测路径规划150

9.5.1 检测路径规划原则150

9.5.2 检测坐标系建立151

9.5.3 检测路径起点确定152

9.5.4 自由曲线检测路径规划153

9.5.5 自由曲面检测路径规划153

9.5.6 电极检测路径规划154

9.6 电极形状精度评定154

9.6.1 自由曲线轮廓误差求取155

9.6.2 电极截面线轮廓误差求取157

9.6.3 电极形状精度评定流程158

9.7 电极预装系统软件开发159

9.7.1 软件功能简介159

9.7.2 电极检测功能160

9.7.3 位姿检测功能161

9.7.4 手动检测功能162

9.7.5 参考点管理功能163

9.8 电极预装系统硬件165

9.9 电极预装实验166

9.9.1 实验组成166

9.9.2 实验结果166

参考文献168