1. 非圓截面車削專用數控功能模塊

   完成非圓截面自動車削的伺服單元是以直線電動機為執行機構的閉環系統，其結構如圖1所示。直線電動機是專門為加工非圓截面而設計的高頻響、大行程、精密微進給裝置，也是刀具的驅動機構。它的最大行程為2mm，最大切削力可達300N。其直線伺服單元可以獨立完成對直線電動機的閉環控制，并通過串行口與外界通信。該非圓截面車削功能模塊采用光柵傳感器和DSP信號處理器，可以大大提高系統的控制精度和穩定性。
   基于工控機硬件平臺的開放式非圓截面數控系統特征如圖2所示。該系統的設計思想是:①以車削非圓截面的特種數控模塊即直線伺服單元為核心，向上派生出主機(工控機)，它們之間通過串行口進行通信。②以工控機為主控模塊，向下派生出各種通用CNC功能。各功能模塊與主機通過計算機總線進行通信。③各數控功能模塊相對獨立，且與主機的接口是開放的，但其內部結構可以是封閉的。
   該系統與專用型非圓截面數控系統的本質區別在于其各數控模塊的接口對用戶是開放的，其外設功能采用插件的形式，這種體系結構不依賴于子系統的具體結構，只要在主機中留出地址和中斷向量就能滿足主機與各單元的通信要求。也就是說，直線伺服單元的內部結構對用戶或第三方來說可以是“黑箱”。
   開放式非圓截面數控系統有以下特點:①通用數控功能模塊可以采用廉價的基于PC機的功能卡，這不但降低了系統成本，便于用戶或第三方維修，而且也使研制者可以集中力量進行非圓截面特種數控的研究：②可以很容易地根據用戶的需要而改變系統的具體配置，滿足面向用戶的設計要求。
   所謂面向用戶，就是使用戶可以參與到系統的設計中來，并能自己(或第三方)進行維修。在開放式非圓截面數控系統中，所有的數控功能模塊都是基于工控機硬件平臺的，而且各模塊與主機的接口是開放的，因此它可以根據用戶的需要在車削非圓截面零件的特種數控功能上派生出各種通用數控功能來，例如:MST、直線插補、圓弧插補、I/O功能等。如果在使用中，某一功能模塊出現故障，用戶(或第三方)可以單獨將這一模塊換掉，而不會影響系統的其它部分。
2. 非圓截面車削開放式體系結構特征

3 開放式非圓截面數控系統的實現