五轴联动工具磨床组态计算机数控系统的制作方法
【专利说明】
一、所属
技术领域
[0001]本发明属于数控技术领域，涉及一种专用控制装置，即五轴联动工具磨床组态计算机数控系统；配用机床后，用于精密、复杂刀具的制造与修磨。
二、【背景技术】
[0002]目前，国内工具磨床生产厂商，大都生产普通工具磨床、加工普通刀具；少数生产多轴数控工具磨床的厂商，采用国内、外通用数控系统，控制轴在4轴以下，虽提高了机床的自动化程度，但仍不能加工精密、复杂刀具；个别生产五轴联动数控工具磨床的厂商，采用进口通用数控系统和进口刀具软件，但由于通用数控系统都是固定配置，硬件固定，软件固化，无法直接安装、运行刀具软件等应用软件，还需另外配置一台计算机作为中间环节，在计算机上完成刀具的工艺编程，生成加工程序后再用通讯方式传入通用数控系统，上述为间接加工工艺，成本高，效率低，调试和维修困难。
[0003]现在，国内需求的精密、复杂刀具，基本上依赖进口:或直接进口刀具，或用进口五轴及以上数控工具磨床加工。外商垄断了国内数控工具磨床市场，而且只卖整机，不卖专用数控系统。
[0004]至今，国内尚无商品化的五轴联动工具磨床组态计算机数控系统。
三、
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供商品化的五轴联动工具磨床专用数控系统，解决现有技术中的问题。
[0006]本发明为五轴联动工具磨床组态计算机数控系统，即组态计算机数控系统，开放式；基本系统为五轴联动，最大32轴(I?32轴任选)，均可联动控制。该发明样机和少量中试产品已为国内十多家制造厂配套(试用)，研制出五轴联动数控工具磨床，实现刀具造型及三维模拟、NC代码生成、加工过程及三维模拟、在线测量等一体化磨削工艺，并一次试磨成功；目前本发明进入中试阶段后期。
[0007]本发明对数控机床(械)而言，是一种专用数控系统，仅适用于数控工具磨床；但对数控工具磨床而言是一种通用数控系统，适用于所有多轴(I?32轴任选)联动数控工具磨床，典型配置为五轴联动工具磨床组态计算机数控系统。
[0008]本发明解决技术问题所采取的技术方案是:
[0009]本发明采用成熟的组态技术，在基于PC的、全功能的Windows操作平台上，应用组态软件中的工具、方法，实现以多轴协调控制为重要任务的运行环境；在硬件上避免了元件级设计，在软件上避免了语句级开发。
[0010]本发明在体系结构上由系统平台、组态应用软件和配置系统三部分组成。系统平台包括组态硬件平台和组态软件平台，支持组态应用软件运行；组态应用软件如组态刀具软件，集成刀具磨削技术和自动编程技术；配置系统软件提供工具、方法、集成等组态运行环境，以组成一致的、完整的应用软件。
[0011]本发明在装置结构上由三个基本组件和一个辅助组件组成。三个基本组件为Clipper扩展集成控制单元、PC计算机和集成操作面板；其中Clipper扩展集成控制单元的核心为一个带DSP的多轴运动控制模块，及轴接口、I/O接口和JOPT接口 ；PC计算机为通用计算机，或工控机，Windows操作系统,通过以太网与clipper扩展集成控制单元连接；集成操作面板上有29个操作键，其中9个为自定义键，二组选择开关，根据用户需要可做成PC面膜按键式或水晶按键式，Plc扫描控制，通过JOPT接口与clipper扩展集成控制单元连接。其中辅助组件为美卡诺公司的机箱和连接件，可根据机床外观设计需要定制；机箱安装发明的三个基本组件，其连接件与机床相连，构成完整的本发明的控制和操作台。
[0012]本发明的有益效果是商品化并进入市场后，改变我国五轴及以上多轴联动工具磨床数控系统无商品化的历史，可满足国内数控工具磨床行业的配套需要，又可对工具制造行业和工具使用行业早期进口的数控工具磨床，在其数控系统老化或损坏后，用本发明进行数控化改造，使数控系统升级换代和旧机床再制造，满足精密、复杂刀具的制造与修磨，具有广阔市场前景；同时，可以提升企业知名度，提高企业技术和经济效益。
[0013]本发明为企业自主研发，拥有独立、完全的知识产权。
四、【附图说明】
[0014]图1是本发明基本装置机构示意图。在图1中:1、为机箱，2、为PC计算机，3、为集成操作面板，4、为键盘,5、为鼠标,6、为cI ipper扩展集成控制单元,7、为机箱与机床连接件。
[0015]图2是本发明基本体系结构框图。在图2中:1、为组态系统平台，2、为组态硬件平台，3、为组态软件平台，4、为组态应用软件，5、为配置系统,6、为组态应用软件库。
五、【具体实施方式】
[0016]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0017]1、在图1所示的本发明基本装置结构示意图中，PC计算机(2)安装在机箱(I)面板上，倾斜角度可调，其键盘(4)和鼠标(5)安装在机箱(I)支架上；集成操作面板(3)安装在机箱(I)面板上，PC计算机(2)显示屏的下部clipper扩展集成控制单元(6)安装在机箱(I)内部，其中通过以太网与PC计算机(2)相连，通过轴接口和伺服控制装置、伺服电机反馈和轴位置反馈系统相连，通过I/O接口与机床控制电器的输入/输出信号相连，通过JOPT接口与集成操作面板(3)相连；当基本系统接口配置不能满足多轴(如五轴以上)联动数控工具磨床需求时，均可连接扩展板进行扩展，扩展板同样安装在机箱(I)内部；机箱连接件(7)与机床相连。
[0018]2、在图2所示的本发明基本体系结构框图中，基本体系结构由系统平台(I)、组态应用软件(4)和配置系统(5)三部分组成。其中系统平台(I)包括组态硬件平台(2)和组态软件平台(3)、支持组态应用软件(4)运行。NC硬件、PLC硬件及接口硬件构成扩展集成控制单元的基本硬件，与PC计算机基本硬件一起建立了组态硬件平台(2)；由Windows操作系统、通信系统、图形系统和应用编程接口建立了组态软件平台⑶；由配置系统(5)软件提供了工具、方法、集成等组态运行环境，以组态一致的、完整的组态组态应用软件(4)；组态应用软件(4)，包括组态NC软件、组态刀具软件，根据需要进一步完善刀具软件系统，不断丰富组态应用软件库(6)。
[0019]本发明在研制、生产过程中实行“三检制”质量控制，即对原材料实行进货检验，对扩展集成控制单元￠)、集成操作面板(3)等组件工序完工后进行过程检验，对本发明总成完工后，通电试验、老化后进彳丁完工检验，经检验合格后，入库待发。
[0020]3、在图1中，本发明操作部分包括键盘(4)、鼠标(5)和集成操作面板(3)等三部分，其中键盘⑷和鼠标(5)操作可实现pic程序编制，工件加工程序的手工编程和精密、复杂刀具的自动编程，通过显示屏还可进行自诊断、监控和故障查找；集成操作面板(3)可对机床运动操作控制、轴选择和进给倍率选择、急停安全操作，每个操作键都有信号灯，作证明用；本发明的显示屏，可根据用户需要选择通用显示屏或触摸屏，定制人机界面，同样可以通过触摸屏实现对机床运动的操作控制。
【主权项】
1.一种五轴联动工具磨床组态计算机数控系统，采用组态计算机数控技术构建的专用控制装置，开放式；采用Windows操作系统，可直接安装、运行组态应用软件；基本系统为五轴联动，最大可扩展到32轴(I?32轴任选)，均可联动控制；配用机床后，构成五轴联动数控工具磨床，或其它多轴联动数控工具磨床，应用刀具磨削技术和自动编程技术，实现精密、复杂刀具的制造和修磨。 本发明的技术方案，其特征是:(I)采用组态计算机数控技术构建的专用控制装置，开放式；(2)采用Windows操作系统，可直接安装、运行组态应用软件，如组态数控软件、组态刀具软件等；(3)基本系统为五轴联动，最大32轴(I?32轴任选)，均可联动控制，可配用五轴或其它多轴联动的数控工具磨床；(4)基本装置结构的clipper扩展集成控制单元，PC计算机和集成控制面板，一起装在带操作台的机箱上，通过接口与机床其它电控装置相连，机箱连接件与机床相连；机箱外形可根据机床外观设计需要定制；(5)具有以下操作方式:a、键盘、鼠标操作；b、集成操作面板、触摸屏人机界面操作(选择)；c、具有一个RS232C0M接口、4个USB2.0接口、2个10/100Mbps网络接口，利用通信接口实现远距离或远程操作与监视；(6)本发明集成刀具磨削技术和自动编程技术，配用机床后，用于精密、复杂刀具的制造与修磨。2.本发明基本装置结构核心是clipper扩展集成控制单元，其中包括带DSP的多轴运动控制模块、轴接口、I/O接口和JOPT接口，及扩展控制模块和扩展接口模块。3.本发明基本体系结构由组态系统平台、组态应用软件和配置系统三部分组成；组态系统平台包括组态硬件平台和组态软件平台，支持组态应用软件运行；配置系统软件提供的工具、方法、集成的组态运行环境，以组成一致的、完整的组态应用软件；组态应用软件的刀具系统，包括刀具软件、测量软件和防碰撞功能。
【专利摘要】本发明是一种五轴联动工具磨床组态计算机数控系统，采用组态计算机数控技术构建的专用控制装置，开放式；采用windows操作系统，可直接安装、运行组态应用软件；基本系统为五轴联动，最大可扩展到32轴(1～32轴任选)，均可联动控制；配用机床后，可组成五轴联动数控工具磨床，或多轴联动数控工具磨床，应用刀具磨削技术和自动编程技术，实现精密、复杂刀具的制造和修磨。本发明基本体系结构，由组态系统平台(组态硬件平台+组态软件平台)、组态应用软件和应用软件库，及配置系统三部分组成；本发明基本装置结构，由clipper扩展集成控制单元、PC计算机、集成操作面板三部分和一个带操作台的机箱组成；clipper扩展集成控制单元安装在机箱内，PC计算机和集成操作面板安装在机箱面板上，键盘、鼠标安装在机箱操作台上，机箱连接件与机床相连。
【IPC分类】G05B19/414
【公开号】CN105182910
【申请号】CN201410247188
【发明人】窦晓牧, 方群
【申请人】西安市西工大高商科技有限公司, 窦晓牧, 方群
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2014年6月5日