专利名称：一种数控木工机床系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及数控机床领域，确切地说是指一种数控木工机床系统。
背景技术：
目前，市场上木工数控机床设备大多数选用加工金属数控机械配套的系统进行改造的，而且所用数控装置主要为经济型的，其功能比较简单，不能很好地解决木材加工工艺问题。有的甚至采用单片机或PLC进行开发配套的，其生产调试比较麻烦。仅就木工车床的配套数控装置而言，现有的配套方案多为两轴控制装置，使用者需要人工编程或人工录入加工程序，且不具备双通道控制双刀架及自动送料控制功能，不能使其配套设备在效率、 安全性、精密度、出材率等方面得到明显提升。现有的木工车床其配套数控装置功能单一， 其存在以下不足之处(1)对于成批生产的加工件或标准件其加工效率低，一致性精度低，不能满足大批
量生产要求；(2)数控装置不支持自动送料结构，均采用手工操作或辅助调节加工件位置，自动化程度不高；(3)木工行业的从业人员文化程度参差不齐，半自动加工方式的配套装置没有伺服控制的精度高，影响木料的加工效果。例如，对于大多数楼梯厂、木制品厂及工艺品厂等，要实现车削圆柱，并在其上进行铣槽，一般要配备两套设备，一套用来专门车柱，另一套用来铣槽。这样不仅装夹麻烦，而且还不能保证两次装夹同一根产品的同心度，同一批产品的一致性也很难得到保证。若要再进行雕花加工的话，还要置一台圆柱雕刻机，增加生产成本，质量也难以保证。
实用新型内容针对上述缺陷，本实用新型解决的技术问题在于提供一种数控木工机床系统，符合木材加工工艺要求，其具备车削、铣槽及雕刻于一体的功能，不需要人工编程，节约使用成本，操作简单，使用方便。为了解决以上的技术问题，本实用新型提供的数控木工机床系统，包括交流伺服驱动器、交流伺服电机、数控装置和机床，其中交流伺服驱动器，接收数控装置的位置信息指令驱动各自相连电机运转，并将其控制电机的位置信息反馈给数控装置；交流伺服电机，与机床的丝杠和/或主轴进行联接；数控装置，将编制好的数控程序控制交流伺服驱动器，再由交流伺服驱动器控制交流伺服电机的运转来完成的木工的加工工作。优选地，所述数控装置设置有程序输入机构，所述程序输入机构包括削进给速度输入窗口、主轴转速输入窗口、加工起始位置输入窗口、安全平面位置输入窗口，以及加工方向选择输入窗口。[0013]优选地，所述控装置包括用于显示程序输入的显示屏。优选地，所述交流伺服驱动器和所述交流伺服电机分别为2台或3台。优选地，所述交流伺服驱动器和所述交流伺服电机分别为4台。优选地，所述机床包括X轴、Y轴、Z轴和C轴，所述X轴、Y轴、Z轴和C轴分别与一台交流伺服电机连接；所述X轴为前后移动轴，Y轴为上下移动轴，Z轴为左右移动轴，所述X轴、Y轴的整体移动结构安装在Z轴的移动滑台上，通过Z轴移动控制所述X轴、Y轴左右移动，所述C轴为旋转轴。优选地，所述X轴、Y轴分别安装有刀具座，在刀架座上可安装加工刀具。优选地，所述数控木工机床系统还包括监测保护装置，所述监测装置监测交流伺服电机的转矩，当转矩超过设定值时，交流伺服驱动器会输出过载保护信号给数控装置，数控装置反馈出停止运行信号命令交流伺服电机停止工作并退回安全位置。本实用新型提供的数控木工机床系统，交流伺服驱动器，接收数控装置的位置信息指令驱动各自相连电机运转，并将其控制电机的位置信息反馈给系统；交流伺服电机，与机床的丝杠和/或主轴进行联接；数控装置，将编制好的数控程序控制交流伺服驱动器，再由交流伺服驱动器控制交流伺服电机的运转来完成的木工的加工工作。与现有技术相比， 本实用新型提供的数控木工机床系统，符合木材加工工艺要求，其具备车削、铣槽及雕刻于一体的功能，不需要人工编程，节约使用成本，操作简单，使用方便。
图1为本实用新型中数控木工机床系统的结构框图；图2为本实用新型数控木工机床系统中机床的结构示意图。
具体实施方式
为了本领域的技术人员能够更好地理解本实用新型所提供的技术方案，下面结合具体实施例进行阐述。请参见图1、图2，图1为本实用新型中数控木工机床系统的结构框图；图2为本实用新型数控木工机床系统中机床的结构示意图。本实用新型提供的数控木工机床系统，包括交流伺服驱动器2、交流伺服电机3、 数控装置1和机床4，其中交流伺服驱动器2，接收数控装置1的位置信息指令驱动各自相连电机3运转，并将其控制电机3的位置信息反馈给数控装置1 ；交流伺服电机3，与机床4 的丝杠和/或主轴进行联接；数控装置1，将编制好的数控程序控制交流伺服驱动器2，再由交流伺服驱动器2控制交流伺服电机3的运转来完成的木工的加工工作。数控装置1设置有程序输入机构，程序输入机构包括削进给速度输入窗口、主轴转速输入窗口、加工起始位置输入窗口、安全平面位置输入窗口，以及加工方向选择输入窗口。数控装置1包括用于显示程序输入的显示屏。交流伺服驱动器2和交流伺服电机4分别为4台。机床4包括X轴、Y轴、Z轴和 C轴，X轴、Y轴、Z轴和C轴分别与一台交流伺服电机连接；X轴为前后移动轴，Y轴为上下移动轴，Z轴为左右移动轴，X轴、Y轴的整体移动结构安装在Z轴的移动滑台上，通过Z轴移动控制X轴、Y轴左右移动，C轴为旋转轴。X轴、Y轴分别安装有刀具座，在刀架座上可安装加工刀具5。数控木工机床系统还包括监测保护装置(图中未示出)，监测装置监测交流伺服电机的转矩，当转矩超过设定值时，交流伺服驱动器2会输出过载保护信号给数控装置1， 数控装置1反馈出停止运行信号命令交流伺服电机3停止工作并退回安全位置。因为不同材质的木材，其硬度不同，根据加工工艺要求，加工时的主轴转速及车削时的吃刀量都会有所不同。所以，使用过程中的主轴过载要实时监测，防止加工时出现主轴意外卡死而运动轴继续移动，使木料断裂或刀具损坏，也能够有效保护操作者的安全，延长设备及刀具使用寿命。具体方法是监测主轴电机转矩，当转矩超过设定值时，C轴伺服驱动器会输出过载保护信号，将此信号引入数控装置1的过载保护输入口，系统通过PLC模块收到此信号，立即执行刀具轴快速离开切削接触面，并停止C轴旋转。本实用新型提供的数控木工机床系统的工作过程如下对于有一定轮廓的加工件，传统的制造方法是人工测量，并借助辅助设备先制造出仿形件或先制造成型刀具(也称之为背刀)。然后，在设备上进行安装调试，逐步得到符合要求的产品。而本实用新型的数控木工机床系统根据设计图纸的轮廓线(实际使用时只需要单侧轮廓线)结合系统编程软件，即可自动产生加工代码。操作步骤1、将设计图纸的单侧轮廓曲线另存为后缀名为.dxf格式的文件； 2、利用编程软件SYSViV-Wood2. 0，选择文件菜单，读Dxf文件，对坐标设置
下相关数据进行设置，包括车削进给速度、主轴转速、加工起始位置，安全平面位置，加工方向选择等；3、选择转化菜单，输出G代码即可进行加工。本数控木工机床系统配置有X、Y、Z、C四个控制通道，可实现四轴四联动，数控装置为控制核心；4个交流伺服驱动器，其接收数控装置的位置信息指令驱动各自相连电机运转，并将其控制电机的位置信息反馈给系统；4个交流伺服电机，每个交流伺服电机直接与机床的丝杠或主轴进行联接，机床的运动实现是通过数控装置按编制好的数控程序(也称之为G代码)控制交流伺服驱动器，再由伺服驱动器控制伺服电机的加减速、正反转、启动及停止等来完成的。本数控木工机床系统控制的机床结构如下X轴为前后移动轴，Y轴为上下移动轴，X、Y轴一般被称为刀架轴，其上分别装有刀具座，在刀架座上可安装加工刀具。Z轴为左右移动轴，x、Y轴的整体移动结构安装在Z轴的移动滑台上，通过Z轴移动控制Χ、Υ轴的刀具左右移动。利用X、Y、Z轴进行三轴车削时，Z轴为纵向控制轴，X、Y轴为刀架控制轴。 由X轴上安装刀具完成工件的精确加工，而Y轴作为跟随轴，由Y轴上安装刀具实现工件的粗车加工。Y轴的跟随运动通过Μ06、Μ07指令进行控制，当执行Μ06时，Y轴跟随功能有效； 执行Μ07时，Y轴跟随功能无效，开机后，默认跟随功能无效。而且，在自动加工过程中，根据工件棒料的粗细及吃刀量的多少，可以暂停下来，手动进行Y轴加工的深浅调整，调整完毕，按启动键可继续加工。在跟随轴的控制设计中，充分考虑了应用的方便性，不需要编程指定，根据X轴的插补运动量进行同步同向控制；同时，又要保证其手动插补控制的独立性，根据加工量随时进行深浅调整；所以，为保证Y轴的手动控制的独立性，处理时，采取对 X轴和Y轴分别进行插补控制的方法实现。[0035]跟随轴Y轴的控制原理系统执行M06或M07时，置位Y轴状态寄存器标志位为 1或0，若该标志位为1，自动执行插补运算时，获取X轴通道的当前控制周期的移动数据信息，并发送到Y轴通道，实现跟随轴Y轴与X轴的同步同向控制。若该标志位为0，则分别执行各自的插补运算。但为了方便操作和调整，控制系统切换到手动方式时，Y轴状态寄存器标志位若为1，则临时取消跟随状态，切换到手动插补模块进行独立控制。再次切换回自动运行方式，恢复Y轴状态寄存器标志位为1。C轴为旋转轴，工件由尾座与主轴顶针进行装夹，主轴顶针通过联轴器直联C轴， 由C轴的旋转控制工件的旋转运动和分度运动。车削加工时，C轴做旋转运动控制也就是一般意义上的主轴的控制，其配合尾座装夹工件，带动工件做旋转运动。本系统C轴采用伺服驱动电机进行控制，在进行速度控制时，内部采用脉冲控制方式进行控制，而不是传统意义的模拟指令进行转速控制。具体方法是根据每分钟主轴转速值计算出每个插补周期的旋转脉冲数，利用脉冲数进行主轴旋转控制，这样的好处在于，切换至位置控制时，不需要执行C 轴的回零点操作，可直接进行旋转C轴定位，在定位完成后，也可以直接切换为速度控制方式。为此，系统开放了专用切换指令M63、M65，M63为速度控制切换指令，M65为位置控制切换指令。在从速度控制M63切换到位置控制M65时，系统根据脉冲数自动记住当前主轴位置信息，一般是0. 0 359. 999度之间的某一位置，所以，不需回零。进行圆柱铣槽或雕刻时，C轴作为分度轴进行控制，通过X、Z及C轴联动控制进行拉槽或雕刻加工。同时，本系统开发有专用拉槽指令，指令格式如下G88 X_Z_R_L_C_D_F_。与现有技术相比，本实用新型提供的数控木工机床系统，符合木材加工工艺要求， 其具备车削、铣槽及雕刻于一体的功能，不需要人工编程，节约使用成本，操作简单，使用方便。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
权利要求1.一种数控木工机床系统，其特征在于，包括交流伺服驱动器、交流伺服电机、数控装置和机床，其中交流伺服驱动器，接收数控装置的位置信息指令驱动各自相连电机运转，并将其控制电机的位置信息反馈给数控装置；交流伺服电机，与机床的丝杠和/或主轴进行联接；数控装置，控制交流伺服驱动器，再由交流伺服驱动器控制交流伺服电机的运转来完成的木工的加工工作。
2.根据权利要求1所述的数控木工机床系统，其特征在于，所述数控装置设置有程序输入机构，所述程序输入机构包括削进给速度输入窗口、主轴转速输入窗口、加工起始位置输入窗口、安全平面位置输入窗口，以及加工方向选择输入窗口。
3.根据权利要求2所述的数控木工机床系统，其特征在于，所述控装置包括用于显示程序输入的显示屏。
4.根据权利要求1所述的数控木工机床系统，其特征在于，所述交流伺服驱动器和所述交流伺服电机分别为2台或3台。
5.根据权利要求1所述的数控木工机床系统，其特征在于，所述交流伺服驱动器和所述交流伺服电机分别为4台。
6.根据权利要求5所述的数控木工机床系统，其特征在于，所述机床包括X轴、Y轴、Z 轴和C轴，所述X轴、Y轴、Z轴和C轴分别与一台交流伺服电机连接；所述X轴为前后移动轴，Y轴为上下移动轴，Z轴为左右移动轴，所述X轴、Y轴的整体移动结构安装在Z轴的移动滑台上，通过Z轴移动控制所述X轴、Y轴左右移动，所述C轴为旋转轴。
7.根据权利要求6所述的数控木工机床系统，其特征在于，所述X轴、Y轴分别安装有刀具座，在刀架座上可安装加工刀具。
8.根据权利要求6所述的数控木工机床系统，其特征在于，还包括监测保护装置，所述监测装置监测交流伺服电机的转矩，当转矩超过设定值时，交流伺服驱动器会输出过载保护信号给数控装置，数控装置反馈出停止运行信号命令交流伺服电机停止工作并退回安全位置。
专利摘要本实用新型公开一种数控木工机床系统，包括交流伺服驱动器、交流伺服电机、数控装置和机床，其中交流伺服驱动器，接收数控装置的位置信息指令驱动各自相连电机运转，并将其控制电机的位置信息反馈给数控装置；交流伺服电机，与机床的丝杠和/或主轴进行联接；数控装置，将编制好的数控程序控制交流伺服驱动器，再由交流伺服驱动器控制交流伺服电机的运转来完成的木工的加工工作。与现有技术相比，本实用新型提供的数控木工机床系统，符合木材加工工艺要求，其具备车削、铣槽及雕刻于一体的功能，不需要人工编程，节约使用成本，操作简单，使用方便。
文档编号B27C9/00GK202021650SQ20102063957
公开日2011年11月2日 申请日期2010年11月30日 优先权日2010年11月30日
发明者林守金, 潘月斗, 王君毅, 秦宝林, 龙尉文 申请人:肇庆市凯龙数控科技有限公司