斜轴数控机床是一种高精度、高效率自动化机床。与普通机床相比,两轴互成一定角度,具有可靠性高,刚性好,精度高,寿命长,速度快的特点,能可靠稳定地完成各种难加工材料的粗、细、精加工。斜轴磨床既可以磨外圆,也可以高效磨削端面,在端面磨削方面,具有磨削力强、刚性好、磨削效率高、磨削精度高的特点,在机床布局、切削刚性、大切削力、大余量切削、高精度切削、排屑能力方面具有特别的优势,适用于汽车、摩托车、压缩机等行业,具有广泛的加工性能。然而斜轴数控机床的大脑——斜轴数控系统多采用国外进口的系统或者使用国产直轴数控系统进行斜轴编程,为解决在国产直轴数控系统上进行斜轴编程困难和使用斜轴机床加工工件对操作人员的素质高要求等问题,本文以华中21型、8型数控系统为二次开发平台,开发出一种基于标准国产数控系统的斜轴专用数控系统。此系统采用虚拟直角坐标编程环境和操作环境,通过斜轴坐标系与直角轴坐标系的关系,建立两者之间的相互映射关系,以实现国产数控系统的斜轴化,实现控制系统的自动化控制、磨床砂轮的自动补偿、车床刀具的自动补偿,使得操作更简单,同时达到提高生产效率、加工精度和产品质量的目的。本文分析了国内外数控系统的发展现状,以及国内专用数控系统的需求,并针对斜轴专用数控系统,以及具有台阶的外圆工件的加工工艺要求,以华中21型、华中8型数控系统为二次开发平台,设计实现斜轴专用数控系统。针对斜轴专用数控系统以及华中系列数控系统的特点,本文主要从以下几个方面进行技术研究与开发:1.设计斜轴专用数控系统的总体方案。研究斜轴坐标系中的小线段插补算法,建立斜轴坐标系与直轴坐标系的相互映射模型,确立斜轴坐标系与直轴坐标系的相互映射关系。分析斜轴专用数控系统的需求,针对此需求有方向的对华中HNC-21、HNC-8型二次开发平台进行了解与研究。2.以斜轴坐标系与直角坐标系的相互映射关系为理论依据,并根据该课题的实现平台整体特性,在平台上实现斜轴坐标系下的直线插补、圆弧插补等算法,搭建斜轴专用数控系统的直角编程环境;研究华中21型、华中8型PLC功能模块的特点和设计需求,设计了斜轴跟随式控制功能,分析了数控系统PLC手摇功能、点动功能,通过比较修改PLC增加斜轴跟随功能,搭建直角操作环境。3.研究斜轴下的切削与磨削刀具磨损原理,建立了斜轴下的刀补模型以及砂轮补偿模型,以模型为依据,实现了自动化刀补和砂轮补偿模块;分析斜轴专用数控系统关于斜轴控制功能部分的直角编程和直角操作人机交互界面。介绍了手动对刀、编辑宏程序等操作步骤。