随着现代工业的不断发展,数控雕刻机顺应时代要求应用在模具行业、石材雕刻、工艺品加工等领域。但由于数控系统等核心技术的限制,国内的雕刻机技术与国外还存在一定的差距,一般厂家只是对数控雕刻机进行组装,缺乏核心的技术。在此背景下,本课题针对五轴数控雕刻机控制系统进行研究,主要的工作内容如下:(1)对五轴雕刻机控制系统进行了软硬件的总体规划,确定了PC+STM32单片机的上下位机控制方案。根据规划方案,完成了基于STM32单片机的硬件电路设计,并对控制系统的软件功能进行了规划与研究。(2)将差分插补原理用于三次曲线,实现了三次多项式曲线的直接插补,丰富了五轴数控雕刻机控制系统的插补功能。同时,采用差分插补原理的多维线性空间插补实现五轴联动的插补功能。(3)对UCOS-Ⅲ实时操作系统进行了总体分析,确定了UCOS-Ⅲ实时操作系统关于五轴数控雕刻机的移植方案。然后从UCOS-Ⅲ实时操作系统移植前的准备、系统的移植和任务的设计划分、任务的调度等几个方面进行了详细的设计与规划,确定了以UCOS-Ⅲ实时操作系统为基础的开发环境的研究方向,完成五轴数控雕刻机下位机的设计。(4)采用专为雕刻机服务的ArtCAM软件生成三轴雕刻代码,运用计算机辅助加工软件PowerMILL进行四轴和五轴数控代码的生成。针对本课题采用的五轴数控雕刻机,制定相应的五轴数控雕刻机后置处理文件。(5)搭建了五轴数控雕刻机实验平台。在该平台上完成了平面内的三次多项式曲线的直接插补加工、三轴浮雕加工、四轴回转体表面浮雕加工以及五轴雕刻加工。最后,制作交流伺服电机试验台,进行五轴数控雕刻机步进电机更换交流伺服电机的前期实验。本课题开发一套基于STM32的五轴数控雕刻机控制系统。上位机用PC机开发,下位机采用STM32开发,在下位机开发时采用UCOS-Ⅲ实时操作系统,增加系统的实时性。最后,通过大量实验测试,开发五轴数控雕刻机控制系统满足最初的设计要求