分析了线接触加工的加工方法。此数控系统是基于WINDOWS的全软件数控系统，包括多个软件控制模块，通过控制铣刀的有效走刀姿态，利用铣刀侧刃进行一次走刀完成对整个可展直纹面的加工。此外该系统具有图形自动编程功能，保证了机床加工过程的自动化。

在传统的铣削加工中对面的加工多采用点接触加工方式，这种加工方法的刀位计算简单但加工效率与加工精度都较低，因此近年来出现了线接触铣削加工，线接触加工是利用铣刀侧刃与加工工件的轮廓表面以一条直线的方式接触，线接触加工因为增加了刀具与工件的切触长度，是基于面的加工方法。当我们适当改变加工方法，就可以利用铣刀的侧刃进行一次走刀完成对整个曲面的加工。这样不但可以提高加工效率，还可以避免逼近误差和非线性误差，从而改善加工精度。这种加工方法适合于空间平面、圆柱面、圆锥面、柱面、锥面、适合于线接触加工的函数曲面等可展直纹面。在国际标准化组织规定的数控代码和各数控与机床生产厂商所扩展的数控代码中，一般没有面加工指令。因此到目前为止也不存在针对面加工的数控系统。

1 数控系统的总体结构

1.1 数控系统的硬件组成

该数控系统是基于WINDOWS环境下的全软件数控系统。因此其硬件部分主要是系统控制的输出接口。另外由于WINDOWS操作系统是一个非实时性的操作系统，为解决线接触加工数控系统的实时性，我们通过引入外部实时时钟的方式来解决WINDOWS操作系统的实时性问题。数控系统的硬件结构图如图1所示。

其中PC机的控制输出是利用ISA总线同外部I/O接口连接向电机发送控制脉冲信号。I/O输出逻辑单元与实时时钟是利用CPLD可编程逻辑器件来实现的。

1.2 数控系统的软件部分

该线接触加工数控系统的软件主要包括两大部分:线接触加工机床控制部分和图形自动编程系统。

1.2.1 线接触加工机床控制部分

该数控系统是WINDOWS环境下全软件的数控系统，机床的控制全部采用软件的方式来完成。

（1）WINDOWS操作系统具有强大的功能和友好的人机界面，但它是一个非实时性的操作系统，利用WINDOWS系统中所提供的各种实时措施很难满足数控系统中对强实时性的要求。在这里，我们利用硬件和软件两个方面来解决Windows平台上的实时时钟问题。硬件方面通过制作ISA接口卡，利用CPLD产生所需要的实时时钟中断信号，通过接口卡上的ISA总线传给PC机，在软件方面则通过编写设备驱动程序响应该时钟中断。在这里我们采用VC++6.0+DDK+DriverStudio来开发ISA板卡的驱动程序。

（2）本线接触加工数控系统采用C++ Builder6.0编程工具来完成译码、预处理模块、刀补模块、插补模块、速度控制、位置控制、等各部分功能。

（3）数控系统对伺服系统和其他外设发送控制指令,必须对ISA的端口进行读写操作，这是数控系统实现其功能的根本所在。在DOS操作系统下可以直接完成这些操作，由于WINDOWS NT操作系统*屏蔽了用户对I/O的操作，WINDOWS NT采用分层的I/O系统。用户态与核心态之间有一系列的系统组件。主要的有I/O管理器、设备驱动程序、硬件抽象层（HAL）、注册表数据库等。图2为I/O请求流程图。

图1 数控系统硬件结构图

图1 数控系统硬件结构图

图2 I/O请求流程

图2 I/O请求流程

在WIDNOWS 环境下需开发相应的I/O驱动程序才能完成I/O操作。通过驱动程序与应用程序的通信来实现对I/O的控制输出。

应用程序与WDM驱动程序的通信过程是：应用程序先用CreatFile函数打开设备，然后用Device IoControl和WDM进行通信，也可用ReadFile从WDM中读数据或用WriteFile写数据给WDM。当应用程序退出时用CloseHand关闭设备。

驱动程序与应用程序的通信：驱动程序与应用程序的通信可以利用DeviceIoControl异步完成，也可用WIN32事件通知的方法，另外也可以通过创建一个命名的事件，供驱动程序和应用程序共同使用，但这种方法只适用于NT驱动程序与应用程序的通信。

1.2.2 线接触加工图形自动编程系统

这一部分的存在主要是由线接触加工的特点决定的，线接触加工利用铣刀侧刃进行一次走刀完成对整个空间可展直纹面的加工，是基于面的加工方式，对面加工的数控程序采用手动方式非常复杂，而我们在这里采用自动编程系统，利用特征图形的方式输入，最后利用一条数控代码完成对可展直纹面以及一些特征曲线的加工。下面是关于线接触加工图形自动编程系统的主要组成部分以及各部分的实现方法：

（1）零件的图形输入部分。这里将采用特征图形的输入方式，用基于面的数据结构存储数据。可以实现一般二维图形、空间平面和空间旋转面、直纹面或其他三维曲面的图形输入。

（2）图形数据的获取。采用特征区域法，用鼠标激活该图形来寻找图形的特征数据。根据输入的特征图形，获取该特征图形的数据信息，然后通过一定的数据格式进行保存，为以后的数据处理奠定基础。

（3）生成刀位文件。进行刀位轨迹计算时，首*行刀具干涉处理，然后将被加工零件图形根据切削工艺给定的切削深度等参数，用等距直线分别求其交点，从而确定刀具每一步的切入点和切出点；其它的关节点再依据特征图形的数据点和工艺要求即可获得。

（4）数控代码的生成。刀位补偿运算后生成数控代码，曲面加工数控代码的定义是利用ISO代码集中的预留部分以及扩充的G代码。根据数控机床特征文件，将刀位数据文件逐条翻译成可用于加工的数控代码文件。执行后置处理命令时将自动按设计文件定义的内容，输出所需要的数控代码文件。

（5）动态仿真部分。通过动态模拟走刀路线以及刀具在整个运行过程中的姿态，验证是否符合所设定的标准和要求的走刀；在走刀过程中，检测所获取的数据的正确性。

2 结语

应用线接触加工方法，本文研究了线接触加工数控系统，该系统通过控制铣刀的有效姿态，利用铣刀侧刃进行一次连续的走刀就可以实现对整个可展直纹面的加工。这种加工方式的数控代码简单，同时可避免逼近误差和非线性误差，是一种新型高效的数控加工方法。该数控系统用于机床的加工控制，可以大大改善加工精度，提高加工效率。