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[摘 要]本文主要概述了数控雕刻机控制系统的原理，并对数控雕刻机控制系统硬件与软件设计进行了细致的研究。从而全方位的对数控雕刻机控制系统，进行了研究与实现分析。
[关键词]数控雕刻机；控制系统；实现分析；
中图分类号：S461 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）14-0234-01
前言
对于数控雕刻机来说，数控系统是其最为重要的控制核心。在一定程度上，可以说控制系统是雕刻机的灵魂与大脑。若数控雕刻机失去了数控系统，那就犹如人失去了心脏一样，无法实现正常的运转。也更无法实现利润的最大化发展。因而，数控系统性能将对雕刻机加工效率与质量产生直接性影响。开发出高效、稳定的控制系统，让数控雕刻机能够拥有健全的大脑尤为重要。那么，为了更好的给予数控雕刻机配备优质的数控系统，就需要深度的研究数控雕刻机控制系统的基本原理，进行最完善的系统设计。从而实现最高效、最稳定的数控雕刻机控制系统的构建，切实的保障数控雕刻机的正常运转，实现利润的最大化发展。
1、分析数控雕刻机控制系统的基本原理
雕刻机内部的数控系统，其主要是一种轨迹性的数据系统。其主要的控制对象是运行轴内的位移量，让各个运行轴协调运行的自动控制系统，其主要的运行流程为：通过雕刻软件把代加工的一些图形进行数字化处理，生成相应的加工路径信息。再通过数据的传输方式，把加工路径内的信息传输给总控制系统，由总控制系统依据实际的加工路径信息来计算与处理。而后，生成控制命令，发给各个运行轴。让Z、Y、X的三坐标轴与雕刻机的主轴、其它辅助轴实现协调的运行。从而实现了雕刻加工的自动化运行。
2、关于数控雕刻机控制系统的硬件设计研究
2.1 主控制系统
在控制系统内部，主控控制系统是其最为核心的系统部分。它主要的系统工作包括着雕刻加工的代码分析与处理、雕刻机控制的总体控制管理。因而，主控制系统实际的处理速度，将对雕刻机总体的控制系统运行速度产生直接性影响。主控制系统主要是由以PC+模拟数控软件、PC+高速运行控制卡、APM+处理器高性能的单片机、高速运行控制芯片、高性能的通用CPU所构成的工控板等所组成。
2.2 给进的驱动系统
雕刻机的进给驱动系统，主要包含着两种方式，其一是步进的电机驱动系统；其二是，交流的伺服电机系统。步进的电机驱动系统，其主要是把脉冲的信号有效的转换成角位移执行的元件。电机的绕组在接收到脉冲时，转子就会自动转过相关的步距角。再通过脉冲的频率与对脉冲数的控制，来控制步进电机。因为步进电机并没有一定的累积误差，其控制性能也比较好。因而，在数据系统内应用的比较广泛。但是，随着目前科学技术的迅猛发展，交流的伺服系统已经趋于成熟化，并在数控系统中应用的更加广泛。但是，其实际的应用场合与实用性还是存在着一定的差异性。
2.3 主轴的驱动系统
2.3.1 电主轴
电主轴，即High Frequency Spindle，是一种高频的主轴，属于内装式的电机主轴的一个单元，让将机床的主传动链长度缩减至零。因为没有中间的传动环节，也就实现了机床直接的传动主轴，通常也被称之为零传动。它能够进行恒扭矩或者恒功率的输出。轴向的精度应当不超过0.003mm，径向的精度大致在0.01-0.001mm范围内。它的主要优点表现在其响应的速度比较快、噪音比较低、振动比较小、惯性较小、重量较轻、结构上较为紧凑。同时，它的功率相当较大、转速较高。在一定程度上，能够为机床的设计提供便利条件，方便于主轴定位的实现，是设计高速主轴单元的一个较为理想化的结构。但是，它也存在的一定的缺陷，就是必须配备与其相吻合的变频调速系统装置。而该系统装置的价格都较高，不利于成本的控制。
2.3.2 直流电机带动的主轴机构
直流电机带动的主轴机构，其主要的特征包含着技术相对较为成熟、价格比较合理、反应比较迅速、特性有着呈线性、调速的范围较广等。但是，其与主轴的电机相比较起来，轴向的窜动及道具回转的精度相对较差。同时，与主轴的电机相比较起来，直流电机的精度与转速等各项性能较低，且传动机构存在着一定的复杂性。
2.4 雕刻机的电源
雕刻机的电源主要包含着线性与开关性的电源。开关的电源在实际的运行中，主要是调整管保持着截止与饱和状态。因此，它具有着较高的转换效率，较低的发热量。但是，开关性电源，其输出直流的上面会出现较大的叠加性纹波，要通过在输出端口，还要接稳电压二级管才能够实现进一步的改进。同时，基于开关管在实际的运行过程中，会产生一定的尖峰脉冲性干扰，只有通过电路中的串联性磁珠才能够实现改善；而线性电源的实际运行来说，其主要的工作就是将管调整至放大状态。因此，它有着较低的转换率，较大的发热量。它需要加入移动的散热片，还需要较大体积的变压器。但是，它也有着一定的特征优势，就是其有着较高的稳定性，它没有尖峰脉冲的干扰。同时，它的波纹较小，一般都是低于5mv。那么，比较起来，线性电源的实现方案相对简单，且价格较为适宜。
3、关于数控雕刻机控制系统软件的设计研究
3.1 主机应用系统程序
主机应用系统程序，其主要的功能性就是为了实现所开发的数控系统各项基础性系统功能。在设计该系统程序的过程中，需要运用的主要设计方法为面向对象程序法。对于功能的不同，进行有针对性的非MFC与MFC扩展类的开发。该种设计开发法，在一定程度上能够实现高效的软件开发。同时，也能够为后续的软件使用维护提供便利条件。
3.2 运行控制器驱动系統程序
运行控制器的驱动系统程序，其主要的功能就是为了实现插补性驱动、速度与位置的实时控制等各项功能。以固高科技有限公司为例，该公司为GE系列的运行控制器开发了相应的动态化连接库，在该动态化连接库内，把所有运行控制需要的多数函数都封装在内。因而，我们应当以动态化连接库内函数为基准，开发运行控制器的驱动程序。在实际的开发过程中，要实时的将运行控制器所提供的动态化链接库内所有的函数，进行有效的扩展与应用。在VC++内运用固高公司的CE系列运行控制器动态化连接库，以下为主要的流程。首先，将Visual C++启动，建立一个全新的工程；其次，把产品的配套光盘Windows Vc文件夹内的Lib文件、头文件、动态化链接库都复制到新建的工程文件内。选择Project菜单下的Settings的菜单选项，再切换到Link的标签页内，在Object librdry modules栏内输入Lib文件名设置为ges.lib；再者，在应用程度的文件内加入相应的函数连接库头文件声明，如ges.h或者#include等；最后，用户就能够在VisudlC++内对函数连接库内的任意函数进行调用，并开始进行应用程序的编写。
4、结语
随着我国科学技术的进步，数控技术也随之迅速发展。数控系统，是雕刻机最为重要的核心控制系统。在一定程度上，雕刻机实际的加工效率都要依赖于高效的数控系统。因而，为了更好的保障雕刻机的实际加工效率，就需要对数控雕刻机控制系统进行细致的研究，并要对其进一步开发与优化的实现进行深度的分析。从而不断的开发出高性能的数控系统，切实的提高数控雕刻机控制系统的运行效率。
参考文献
[1] 陈艺冲.徐亚杰.数控雕刻机控制系统研究及实现[J].电子世界，2017，31（18）：145-237.
[2] 张铎，蔡晓君，周士达.小型数控雕刻机控制系统设计[J].新技术新工艺，2017，12（04）：228-371.
[3] 栾陆杰，吴世雄，李健游，钟文斌.四轴数控雕刻机控制系统的设计[J].林业机械与木工设备，2016，42（01）：25-26+30.
[关键词]数控雕刻机；控制系统；实现分析；
中图分类号：S461 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）14-0234-01
前言
对于数控雕刻机来说，数控系统是其最为重要的控制核心。在一定程度上，可以说控制系统是雕刻机的灵魂与大脑。若数控雕刻机失去了数控系统，那就犹如人失去了心脏一样，无法实现正常的运转。也更无法实现利润的最大化发展。因而，数控系统性能将对雕刻机加工效率与质量产生直接性影响。开发出高效、稳定的控制系统，让数控雕刻机能够拥有健全的大脑尤为重要。那么，为了更好的给予数控雕刻机配备优质的数控系统，就需要深度的研究数控雕刻机控制系统的基本原理，进行最完善的系统设计。从而实现最高效、最稳定的数控雕刻机控制系统的构建，切实的保障数控雕刻机的正常运转，实现利润的最大化发展。
1、分析数控雕刻机控制系统的基本原理
雕刻机内部的数控系统，其主要是一种轨迹性的数据系统。其主要的控制对象是运行轴内的位移量，让各个运行轴协调运行的自动控制系统，其主要的运行流程为：通过雕刻软件把代加工的一些图形进行数字化处理，生成相应的加工路径信息。再通过数据的传输方式，把加工路径内的信息传输给总控制系统，由总控制系统依据实际的加工路径信息来计算与处理。而后，生成控制命令，发给各个运行轴。让Z、Y、X的三坐标轴与雕刻机的主轴、其它辅助轴实现协调的运行。从而实现了雕刻加工的自动化运行。
2、关于数控雕刻机控制系统的硬件设计研究
2.1 主控制系统
在控制系统内部，主控控制系统是其最为核心的系统部分。它主要的系统工作包括着雕刻加工的代码分析与处理、雕刻机控制的总体控制管理。因而，主控制系统实际的处理速度，将对雕刻机总体的控制系统运行速度产生直接性影响。主控制系统主要是由以PC+模拟数控软件、PC+高速运行控制卡、APM+处理器高性能的单片机、高速运行控制芯片、高性能的通用CPU所构成的工控板等所组成。
2.2 给进的驱动系统
雕刻机的进给驱动系统，主要包含着两种方式，其一是步进的电机驱动系统；其二是，交流的伺服电机系统。步进的电机驱动系统，其主要是把脉冲的信号有效的转换成角位移执行的元件。电机的绕组在接收到脉冲时，转子就会自动转过相关的步距角。再通过脉冲的频率与对脉冲数的控制，来控制步进电机。因为步进电机并没有一定的累积误差，其控制性能也比较好。因而，在数据系统内应用的比较广泛。但是，随着目前科学技术的迅猛发展，交流的伺服系统已经趋于成熟化，并在数控系统中应用的更加广泛。但是，其实际的应用场合与实用性还是存在着一定的差异性。
2.3 主轴的驱动系统
2.3.1 电主轴
电主轴，即High Frequency Spindle，是一种高频的主轴，属于内装式的电机主轴的一个单元，让将机床的主传动链长度缩减至零。因为没有中间的传动环节，也就实现了机床直接的传动主轴，通常也被称之为零传动。它能够进行恒扭矩或者恒功率的输出。轴向的精度应当不超过0.003mm，径向的精度大致在0.01-0.001mm范围内。它的主要优点表现在其响应的速度比较快、噪音比较低、振动比较小、惯性较小、重量较轻、结构上较为紧凑。同时，它的功率相当较大、转速较高。在一定程度上，能够为机床的设计提供便利条件，方便于主轴定位的实现，是设计高速主轴单元的一个较为理想化的结构。但是，它也存在的一定的缺陷，就是必须配备与其相吻合的变频调速系统装置。而该系统装置的价格都较高，不利于成本的控制。
2.3.2 直流电机带动的主轴机构
直流电机带动的主轴机构，其主要的特征包含着技术相对较为成熟、价格比较合理、反应比较迅速、特性有着呈线性、调速的范围较广等。但是，其与主轴的电机相比较起来，轴向的窜动及道具回转的精度相对较差。同时，与主轴的电机相比较起来，直流电机的精度与转速等各项性能较低，且传动机构存在着一定的复杂性。
2.4 雕刻机的电源
雕刻机的电源主要包含着线性与开关性的电源。开关的电源在实际的运行中，主要是调整管保持着截止与饱和状态。因此，它具有着较高的转换效率，较低的发热量。但是，开关性电源，其输出直流的上面会出现较大的叠加性纹波，要通过在输出端口，还要接稳电压二级管才能够实现进一步的改进。同时，基于开关管在实际的运行过程中，会产生一定的尖峰脉冲性干扰，只有通过电路中的串联性磁珠才能够实现改善；而线性电源的实际运行来说，其主要的工作就是将管调整至放大状态。因此，它有着较低的转换率，较大的发热量。它需要加入移动的散热片，还需要较大体积的变压器。但是，它也有着一定的特征优势，就是其有着较高的稳定性，它没有尖峰脉冲的干扰。同时，它的波纹较小，一般都是低于5mv。那么，比较起来，线性电源的实现方案相对简单，且价格较为适宜。
3、关于数控雕刻机控制系统软件的设计研究
3.1 主机应用系统程序
主机应用系统程序，其主要的功能性就是为了实现所开发的数控系统各项基础性系统功能。在设计该系统程序的过程中，需要运用的主要设计方法为面向对象程序法。对于功能的不同，进行有针对性的非MFC与MFC扩展类的开发。该种设计开发法，在一定程度上能够实现高效的软件开发。同时，也能够为后续的软件使用维护提供便利条件。
3.2 运行控制器驱动系統程序
运行控制器的驱动系统程序，其主要的功能就是为了实现插补性驱动、速度与位置的实时控制等各项功能。以固高科技有限公司为例，该公司为GE系列的运行控制器开发了相应的动态化连接库，在该动态化连接库内，把所有运行控制需要的多数函数都封装在内。因而，我们应当以动态化连接库内函数为基准，开发运行控制器的驱动程序。在实际的开发过程中，要实时的将运行控制器所提供的动态化链接库内所有的函数，进行有效的扩展与应用。在VC++内运用固高公司的CE系列运行控制器动态化连接库，以下为主要的流程。首先，将Visual C++启动，建立一个全新的工程；其次，把产品的配套光盘Windows Vc文件夹内的Lib文件、头文件、动态化链接库都复制到新建的工程文件内。选择Project菜单下的Settings的菜单选项，再切换到Link的标签页内，在Object librdry modules栏内输入Lib文件名设置为ges.lib；再者，在应用程度的文件内加入相应的函数连接库头文件声明，如ges.h或者#include等；最后，用户就能够在VisudlC++内对函数连接库内的任意函数进行调用，并开始进行应用程序的编写。
4、结语
随着我国科学技术的进步，数控技术也随之迅速发展。数控系统，是雕刻机最为重要的核心控制系统。在一定程度上，雕刻机实际的加工效率都要依赖于高效的数控系统。因而，为了更好的保障雕刻机的实际加工效率，就需要对数控雕刻机控制系统进行细致的研究，并要对其进一步开发与优化的实现进行深度的分析。从而不断的开发出高性能的数控系统，切实的提高数控雕刻机控制系统的运行效率。
参考文献
[1] 陈艺冲.徐亚杰.数控雕刻机控制系统研究及实现[J].电子世界，2017，31（18）：145-237.
[2] 张铎，蔡晓君，周士达.小型数控雕刻机控制系统设计[J].新技术新工艺，2017，12（04）：228-371.
[3] 栾陆杰，吴世雄，李健游，钟文斌.四轴数控雕刻机控制系统的设计[J].林业机械与木工设备，2016，42（01）：25-26+30.