一种开放式五轴数控系统的制作方法

文档序号:9523498阅读:351来源:国知局
一种开放式五轴数控系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种开放式五轴数控系统,属于数控加工领域。
【背景技术】
[0002]随着计算机技术的高速发展,数控技术也开始由专用封闭式开环控制模式向通用型开放式实时全动态闭环控制模式发展。开放式数控系统不但满足生产系统的网络化需求,并且是一种通用性平台,而且可根据用户需要在此基础上进行二次开发,将数控系统重新配置、修改、扩充和改装,满足企业个性化需求,在网络化基础上,可实现机床联网,实现中央集中控制的群加工中心。
[0003]数控卡可以利用大规模可编程控制器及高性能处理器实现多个伺服电机的多轴协调控制,它可以完成数控系统中实时性要求比较高的插补、开关量I/O、位置控制等控制任务,满足专用机床对易操作、稳定性和安全性、高效性的需求。
[0004]消失模加工、砂型切削作为非金属加工与传统的金属加工相比,具有切削阻力小,废屑飞溅严重,颗粒剥离导致加工精度不高等特点。消失模、砂型加工具有加工切削力小,切削速度高、要求及时排屑等特点。开放式数控系统更有利于对加工路径进行优化控制,而且可以结合非金属材料加工工艺进行二次开发,从而满足消失模加工、砂型等非金属材料的数控加工工艺要求。

【发明内容】

[0005]本发明主要提供一种消失模、砂型等非金属材料加工用的开放式五轴数控系统,该系统是基于工控机和数控卡组成的数控系统,它实现高效、高速、高精控制,并能适应非金属加工的特殊工艺需求,实现在线诊断和远程监视,它主要解决满足消失模、砂型等非金属材料数控加工工艺需求的专用控制系统开发问题。
[0006]为了解决上述问题,本发明所采用的技术方案是:一种开放式五轴数控系统,包括工控机,装在工控机上的控制软件,通过网线与工控机连接的数控卡,通过电缆与数控卡运动模块接口连接的X轴、Y轴、Z轴、A轴、C轴、伺服驱动器以及电加工主轴变频器,通过电缆与数控卡10模块连接的对刀传感器和气路电磁阀。具体方案如下:
1.工控机装有控制软件及通用CAM软件,控制软件负责处理加工代码,并通过网线将加工命令发送给数控卡和监视数控卡工作状态。
[0007]2.工控机装有数控加工工艺数据库,能够根据消失模、砂型等不同非金属材料加工工艺数据库自动调用加工工艺参数。
[0008]3.控制软件将加工命令发送给数控卡,控制对刀传感器工作,对刀传感器将对刀信号反馈给数控卡,并由数控卡上传给工控机,工控机通过对刀信号自动计算刀长。
[0009]4.自动对刀后,变频器通过电缆接受数控卡电压信号控制调节电主轴转速,保证电主轴在安装刀具后,在加工过程中针对不同材料加工时能够有效、安全工作。
[0010]5.数控卡实时处理工控机的命令,并通过电缆将运动信号发给伺服驱动装置,伺服驱动器控制X轴、Y轴、Z轴、A轴、C轴按加工代码程序工作。
[0011]6.伺服驱动器的报警信号通过电缆传递给数控卡,数控卡接到任意伺服驱动器报警后自动停止所有伺服驱动器工作,并将报警信号上传给工控机,从而控制软件可以显示报警信息。
[0012]7.变频器的报警信号通过电缆传递给数控卡,数控卡接到变频器报警后自动停止变频器和所有伺服驱动器工作,并将报警信号上传给工控机,从而控制软件可以显示报
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[0013]8.伺服驱动器的使能信号电缆并联在一起并通过6个串联继电器,变频器或者任意伺服驱动器发出报警信号就切断相应的继电器从而切断所有伺服驱动器的使能信号使所有伺服驱动器停止工作,同时变频器或者伺服驱动器发出的报警信号通过连接电缆传递给数控卡,并通过数控卡上传给工控机,从而控制软件可以显示报警信息。
[0014]9.气路电磁阀通过与数控卡连接的电缆接受数控卡开启或者关断信号,而数控卡关断或者开启命令来自于工控机控制软件。
[0015]10.工控机能够通过链接网络上网,实现数控系统远程控制和远程诊断。
[0016]本数控系统属于一种开放式五轴数控系统,它适用于消失模、砂型等非金属材料复杂曲面数控加工专用的各类机床。由于数控系统的开放性,可以根据需求,实现机床联网和机床工作状态的远程监控和诊断,并且根据加工工艺对数控系统进行二次开发增减各种功能模块,满足用户使用要求。因此,本数控系统具有很好的模块化、网络化和开放性高等特点。
[0017]附图1为本发明一种开放式五轴数控系统结构原理图;
附图2为本发明实施例一种开放式五轴数控系统组成原理图;
附图3为本发明实施例一种开放式五轴数控系统报警信息使能信号电路图。
【具体实施方式】
[0018]为了更进好地描述本发明的具体目的、功能,对本发明做进一步说明:
本发明为一种开放式五轴数控系统,主要包括:工控机2,通过网线4与工控机连接的数控PMAC卡5,通过电缆6与PMAC卡运动模块接口连接的直角坐标轴8(X轴、Y轴、Z轴),旋转轴C轴9、摆动轴A轴10、伺服驱动器7以及电加工主轴12,变频器11通过电缆6与数控卡连接的对刀传感器13和气路电磁阀15及通用CAM软件1、在此基础上开发的基于VC+的控制软件3和加工工艺数据库18。具体实施方案如下:
1.工控机2装有通用CAM软件1(UG、Pro/E等),和根据需求采用VC++ 二次开发的的控制软件3,控制软件3具有通信、代码转换、检查加工行程、测量刀长、下载代码运行等功倉泛;
2.工控机2上的CAM软件1根据三维CAD模型转化为加工文件G代码;
3.使用控制软件3的测量刀长功能,控制软件自动控制对刀传感器13,使刀具移动到对刀仪14位置,对刀传感器13将对刀信号反馈给PAMC卡5,并由PAMC卡5上传给工控机2,工控机2通过对刀信号自动计算刀长。
[0019]4.控制软件3根据被加工材料加工工艺数据库18自动选择主轴转速、切削速度等加工工艺参数,并处理CAM软件生成的G代码,根据输入的刀具参数实现将通用CAM软件1生成的G代码PTP格式文件,转化为PMAC卡5执行的PMC格式运动程序文件,并在生成过程中提示转化进度。
[0020]5.变频器11通过电缆6接受PMAC卡5电压信号控制调节加工电主轴12转速,保证加工电主轴12在安装刀具后,在加工过程中针对不同材料加工时能够有效、安全工作。
[0021]6.控制软件3通过工控机2发出气路电磁阀15开启信号给数控卡,数控卡5通过10端口实现气路电磁阀15打开,从而实现消失模、砂型等非金属材料加工过程中气动辅助排屑或者废屑负压收集。
[0022]7.在开始加工前,检查加工行程,确定加工件大小不超过加工范围,保证加工的安全和有效性,并对加工件毛坯铣平
8.PMAC卡5开始实时处理工控机2的命令,并通过电缆6将运动信号发给伺服驱动器7,伺服驱动器7控制直角坐标轴8 (X轴、Υ轴、Ζ轴)、旋转轴C轴9、摆动轴Α轴10按加工代码程序工作。
[0023]9.任意伺服驱动器7的报警信号20通过电缆6传递给PMAC卡5,PMAC卡5接到伺服驱动器7报警后自动停止所有伺服驱动器7工作,并将报警信号20上传给工控机2,从而控制软件3可以显示报警信息。
[0024]10.变频器11的报警信号20通过电缆6传递给PMAC卡5,PMAC卡5接到变频器11报警后自动停止变频器11和所有伺服驱动器7工作,并将报警信号20上传给工控机2,从而控制软件3可以显示报警信息。
[0025]11.伺服驱动器7的使能信号21电缆6并联在一起并通过6个串联继电器19,变频器11或者任意伺服驱动器7发出报警信号20就切断相应的继电器19从而切断所有伺服驱动器7的使能信号21使所有伺服驱动器7停止工作,同时通过连接电缆6将变频器11或者任意伺服驱动器7发出的报警信号20传递给数控卡5,并通过数控卡5上传给工控机2,从而控制软件3可以显示报警信息。
[0026]10.工控机2通过网络接口 16可以连接上网,实现数控系统的远程诊断和远程监控。
[0027]综上所述,该数控系统能够不但能够实现代码转化和固化加工参数,满足消失模、砂型等非金属材料特种加工工艺需求,而且具有远程诊断和远程监控功能。还可以避免超过机床加工范围造成的危险,和在接到变频器和任意伺服驱动器报警后,自动停机保护。
【主权项】
1.一种开放式五轴数控系统,包括工控机,通过网线与工控机连接的数控卡,通过电缆与数控卡运动模块接口连接的X轴、Y轴、Z轴、A轴、C轴伺服驱动器以及电加工主轴变频器,通过电缆与数控卡10模块连接的对刀传感器以及气路电磁阀。2.根据权利要求1所述工控机装有控制软件,负责加工代码的处理,并通过网线将命令发给数控卡和监视数控卡状态。3.根据权利要求1所述工控机装有数控加工工艺数据库,能够根据消失模、砂型等不同非金属材料加工工艺数据库自动调用加工工艺参数。4.根据权利要求1所述工控机能够通过链接网络上网,实现数控系统远程控制和远程诊断。5.根据权利要求1所述数控卡实时处理工控机的命令,并通过电缆将运动信号发给伺服驱动器。6.根据权利要求1所述变频器可以通过电缆接受数控卡电压信号调节电主轴转速。7.根据权利要求1所述伺服驱动器的报警信号通过电缆传递给数控卡,数控卡接到任意伺服驱动器报警后自动停止所有伺服驱动器工作,并将报警信号上传给工控机,从而控制软件可以显示报警信息。8.根据权利要求1所述变频器的报警信号通过电缆传递给数控卡,数控卡接到变频器报警后自动停止变频器和所有伺服驱动器工作,并将报警信号上传给工控机,从而控制软件可以显示报警信息。9.根据权利要求1所述所有伺服驱动器的使能信号电缆并联在一起并通过6个串联继电器,变频器或者任意伺服驱动器发出报警信号就切断相应的继电器从而切断所有伺服驱动器的使能信号使所有伺服驱动器停止工作,同时变频器或者伺服驱动器发出的报警信号通过连接电缆传递给数控卡,并通过数控卡上传给工控机,从而控制软件可以显示报警信肩、Ο10.根据权利要求1所述对刀传感器可以将对刀信号反馈给数控卡,并由数控卡上传给工控机,工控机通过对刀信号自动计算刀长。11.根据权利要求1所述气路电磁阀通过与数控卡连接的电缆接受数控卡发出的开启或者关断信号,而数控卡关断或者开启命令来自于工控机控制软件。
【专利摘要】一种开放式五轴数控系统包括工控机,通过网线与工控机连接的数控卡,通过电缆与数控卡运动模块接口连接的X轴、Y轴、Z轴、A轴、C轴伺服驱动装置以及电加工主轴变频器,通过电缆与数控卡IO模块连接的对刀传感器以及气路电磁阀。本发明数控系统不但具有网络化、模块化以及开放性的特征,更可根据消失模、砂型等非金属特殊加工工艺的需求进行二次开发,是一种开放式数控系统。
【IPC分类】G05B19/19
【公开号】CN105278447
【申请号】CN201410297591
【发明人】单忠德, 刘丰, 张静, 侯明鹏, 任永新, 迟常昊
【申请人】机械科学研究总院先进制造技术研究中心
【公开日】2016年1月27日
【申请日】2014年6月29日
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