随着市场的需求、计算机数控技术、新型材料的不断发展,使得计算机数控石材雕刻机获得了良好的发展机遇。开放式数控系统作为一个开放的平台,具有模块化的结构,可以实现开放性、可移植性、互换性和扩展性,迅速适应不同的应用要求,解决了传统封闭式数控系统的问题,是现在石材雕刻机数控系统的发展方向。因此,有效利用这些先进的技术,进行石材雕刻机控制系统的开发就显得尤为重要了。本课题采用基于PC+PCI1020运动控制卡组成的硬件平台和Windows XP +Visual C++6.0组成的软件平台构建的石材雕刻机开放式数控系统。本文的主要研究内容如下:首先,使用PrO/E三维制图软件构建了石材雕刻机的三维模型,对每个零部件的构型进行了深入的研究,确定了每个零部件的合理尺寸与相对合理的设计形状;其次,将石材雕刻机的三维模型转化为二维图纸,确定了总装图、局部装配体、零件图以及加工工艺;最后,使用Solidworks软件做了干涉检验,进一步完善了零部件的尺寸,使机构更加合理。其次,基于DY6090型数控石材雕刻机的电主轴为试验平台,在三种工况下对主轴单元进行试验模态分析。验证了主轴有限元理论模型的正确性,分析了容易引起主轴共振的各阶固有频率并研究了各阶振型的情况。通过ABAQUS进行模态仿真分析,验证了试验的正确性,对进一步改善主轴结构提供了依据。再次,介绍了石材雕刻机控制系统硬件的总体设计方案和设计要求,并充分考虑了雕刻机的整机性能、市场需求和性价比等方面因素,并给出了较为合理的系统设计方案;展开对系统控制原理、电机控制的基本组成、电气结构等方面设计与调式;对PCI1020运动控制卡的功能、使用及原理进行了详细的介绍,还对端子板的外部接线及控制输出信号进行了设计与应用。最后,对本课题研制的DY6090型数控石材雕刻机数控系统控制软件的设计和开发进行了详细的介绍,包括总体设计规划、程序功能模块的划分、系统主界面的设计、运动轨迹的VC程序设计等。同时,也分析了本数控系统的不足并提出了进一步工作的改进之处。