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数控系统是数控机床的核心,决定着数控机床的功能和性能,影响着零件的加工质量和效率。本文针对数控系统通信方式、五轴联动、多工位同步加工等问题,开展了基于总线运动控制卡的五轴数控系统的研究与开发工作。最后为五轴专用数控机床开发完成了专用数控系统,包括了数控系统方案设计和数控系统软件开发。同时,为后续数控系统的完善和推广提供了理论积累和技术储备。本文主要工作如下:(1)依据EtherCAT总线通信理论,设计了数控系统方案。对方案中的系统硬件进行了选型,包括输入与显示装置、数控装置、主轴驱动系统、伺服驱动系统和系统IO模块等。依据EtherCAT总线的实时通信机制及分布式时钟原理,通过硬件方案的设计解决了系统通信、速度控制、五轴直线插补及多轴同步跟随问题。并且通过总线通讯方式极大地减少了系统配线数量,简化了系统接线复杂度,增强了系统抗干扰能力。(2)设计了数控系统软件结构,并据此开发了数控系统软件主框架。根据该专用数控系统的开发需求,设计了软件所需的具体功能。将软件功能划分成不同的功能模块并设计了各模块间的调用关系,降低了程序开发的复杂度,便于后续功能模块的开发和软件的集成。依据软件的结构设计进行了人机交互界面的设计和开发,完成了数控系统软件主框架的开发。(3)设计并开发了软件的基础功能模块和主要功能模块。基础功能模块完成数控系统的初始化,主要功能模块包括NC代码解释器和图片浏览器。依据功能模块间的调用关系,将开发完成的各功能模块集成到数控系统软件主框架中,完成了数控系统软件的开发。(4)搭建了数控系统测试平台,开展了数控系统软件测试实验。实验中运行不同的数控程序对测试平台进行控制,结合实验现象的观察和编码器反馈数据的分析验证了数控系统功能开发的有效性,并且针对控制实例研究了数控系统轮廓控制效果并对实例中各轴的轨迹误差进行了分析。同时,测试了数控系统软件的稳定性,并对软件进行了优化。