超声波加工装置和数控机床的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及数控加工技术领域，尤其是涉及一种超声波加工装置和数控机床。
【背景技术】
[0002]数控机床由于采用微计算机控制整个操作过程，因此，具有自动化程度高、测量数据稳定可靠、操作简单等优点。然而，现有的数控机床在面对材料硬度高、工艺复杂、高精度高表面质量的工件时，加工起来则比较困难，会出现加工质量不理想，加工效率低下的问题。
【发明内容】
[0003]本发明的主要目的在于提供一种超声波加工装置和数控机床，旨在解决数控机床难以加工材料硬度高、工艺复杂、高精度高表面质量的工件，提高加工质量和加工效率。
[0004]为达以上目的，本发明提出一种超声波加工装置，应用于数控机床，包括数控系统、超声波发生装置和超声波电主轴，其中:
[0005]所述数控系统，用于控制所述超声波电主轴的运转，并与所述超声波发生装置进行信号交互，控制所述超声波发生装置发出超声波信号；
[0006]所述超声波发生装置，用于向所述超声波电主轴发送所述超声波信号；
[0007]所述超声波电主轴，用于接收所述超声波信号，根据所述超声波信号发生振动。
[0008]优选地，所述数控系统包括第一控制单元和第二控制单元，其中:
[0009]所述第一控制单元，用于当检测到所述超声波电主轴准备就绪后，向所述超声波发生装置发送第一控制信号，以控制所述超声波发生装置对所述超声波电主轴进行扫频；
[0010]所述第二控制单元，用于当接收到所述超声波发生装置反馈的准备就绪信号后，启动所述超声波电主轴，并向所述超声波发生装置发送第二控制信号，以控制所述超声波发生装置发出所述超声波信号。
[0011]优选地，所述第一控制单元通过控制第一继电器接点短路预设时间后再断开并维持开路状态来向所述超声波发生装置发送所述第一控制信号。
[0012]优选地，所述第二控制单元通过控制第二继电器接点短路并维持短路状态来向所述超声波发生装置发送所述第二控制信号。
[0013]优选地，所述超声波发生装置通过控制所述第三继电器接点短路并维持短路状态来向所述数控系统反馈所述准备就绪信号。
[0014I优选地，所述数控系统还包括第三控制单元，所述第三控制单元用于:当接收到所述超声波发生装置反馈的报警信号后，向所述超声波发生装置发送第三控制信号，以控制所述超声波发生装置停止发出所述超声波信号。
[0015]优选地，所述第三控制单元通过控制第二继电器接点断开并维持开路状态来向所述超声波发生装置发送所述第三控制信号。
[0016]优选地，所述超声波发生装置通过控制第四继电器接点短路预设时间后再断开并维持开路状态来向所述数控系统反馈所述报警信号。
[0017]优选地，所述超声波发生装置通过控制第五继电器接点短路或断开来向所述数控系统反馈所述超声波电主轴的发振状态。
[0018]本发明同时提出一种数控机床，所述数控机床包括一超声波加工装置，所述超声波加工装置包括数控系统、超声波发生装置和超声波电主轴，其中:
[0019]所述数控系统，用于控制所述超声波电主轴的运转，并与所述超声波发生装置进行信号交互，控制所述超声波发生装置发出超声波信号；
[0020]所述超声波发生装置，用于向所述超声波电主轴发送所述超声波信号；
[0021]所述超声波电主轴，用于接收所述超声波信号，根据所述超声波信号发生振动。
[0022]本发明所提供的一种超声波加工装置，通过利用数控机床的数控系统来配合超声波发生装置和超声波电主轴，实现了超声波振动切削加工。保证了加工的稳定性、高精度性和高安全性，能够轻松应对普通机床难以加工的工件和材料，既提高了加工质量，又提高了加工效率。
【附图说明】
[0023]图1是本发明的超声波加工装置一实施例的模块示意图；
[0024]图2是本发明实施例的超声波加工装置进行超声波加工时各主体的信号交互示意图；
[0025]图3是本发明实施例中超声波发生装置执行扫频时的信号时序图；
[0026]图4是本发明实施例中数控系统的模块示意图。
[0027]本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
【具体实施方式】
[0028]应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0029]参见图1、图2，提出本发明的超声波加工装置一实施例，所述超声波加工装置主要应用于数控机床，包括数控系统、超声波发生装置和超声波电主轴，超声波发生装置分别与数控系统和超声波电主轴电连接，其中:
[0030]数控系统:用于控制超声波电主轴的运转，并与超声波发生装置进行信号交互，控制超声波发生装置发出超声波信号。
[0031]超声波发生装置:用于与数控系统进行信号交互，在数控系统的控制下向超声波电主轴发送超声波信号。
[0032]优选地，数控系统与超声波发生装置通过继电器(Relay)进行信号交互，如通过控制继电器接点短路或/和断开来传送信号。
[0033]超声波电主轴:用于在数控系统的控制下进行运转，接收超声波信号，根据超声波信号发生振动，对工件进行超声波加工。具体的，超声波电主轴将超声波信号转化为机械振动，使得安装于超声波电主轴上的刀具发振，利用刀具的振动实现对工件的超声波加工。
[0034]如图3所示，数控系统包括第一控制单元和第二控制单元，其中:
[0035]第一控制单元:用于当检测到超声波电主轴准备就绪后，向超声波发生装置发送第一控制信号，以控制超声波发生装置对超声波电主轴进行扫频。例如，第一控制单元检测到超声波电主轴安装上夹头或刀具并且确认夹头或刀具确实夹于超声波电主轴上时，才发送第一控制信号(或称换刀信号)给超声波发生装置执行扫频动作，保证操作的安全性。
[0036]第一控制单元可以通过硬件方式来实现第一控制信号的发送，例如，通过控制第一继电器接点短路预设时间(如I秒)后再断开并维持开路状态来向超声波发生装置发送第一控制信号。当然，第一控制单元也可以像现有技术那样通过软件方式来实现第一控制信号的发送，在此不再赘述。
[0037]超声波发生装置接收到第一控制信号后，立即对超声波电主轴进行扫频。具体的，如图4所示，超声波发生装置首先生成触发信号，经内部模块将触发信号转化为一定频率范围(如17-27.8KHZ)的脉冲信号后循环发送给超声波电主轴，接收超声波电主轴的回响信号，超声波电主轴的回响电平输出保持激磁。
[0038]进一步地，当超声波发振系统接通电源(AC220V/单相/10A)预设时间(如5秒)以后，数控系统才向超声波发生装置发送第一控制信号，保证操作的安全性。
[0039]进一步地，当超声波发生装置接通电源(电源由OFF到0N)时，无论超声波电主轴需要重新换刀还是使用当前的刀具和夹头，都必须发送第一控制信号给超声波发生装置执行扫频动作，保证操作的安全性。
[0040]第二控制单元:用于当接收到超声波发生装置反馈的准备就绪信号(READY信号)后，启动超声波电主轴，使得超声波电主轴开始运转(如启动电机，通过电机驱动超声波电主轴旋转)，并向超声波发生装置发送第二控制信号，以控制超声波发生装置发出超声波信号。
[0041]第二控制单元可以通过硬件方式来实现第二控制信号的发送。例如，通过控制第二继电器接点激磁动作，使得接点短路并维持短路状态来向超声波发生装置发送第二控制信号，使得装置立即开始超声波加工;反之，当第二继电器接点断开保持开路状态，则装置立即停止超声波加工。当然，第二控制单元也可以像现有技术那样通过软件方式来实现第二控制信号的发送，在此不再赘述。
[0042]超声波发生装置根据回响信号确定频率，扫频结束后锁定频率，向数控系统反馈准备就绪信号。超声波发生装置可以通过硬件方式来实现准备就绪信号的反馈。例如，通过控制第三继电器接点激磁动作，使得接点短路并维持短路状态来向数控系统反馈准备就绪信号，此时装置才可以进行超声波加工;反之，当第三继电器接点为开路状态时，装置不能进行超声波加工。当然，超声波发生装置也可以像现有技术那样通过软件方式来实现准备就绪信号的反馈，在此不再赘述。
[0043]进一步地，数控系统还包括第三控制单元，第三控制单元用于:当接收到超声波发生装置反馈的报警信号后，向超声波发生装置发送第三控制信号，以控制超声波发生装置停止发出超声波信号，同时控制超声波电主轴停止运转。待手动复位数控系统后，第一控制单元重新发送第一控制信号给超声波发生装置进行扫频，以确认超声波电主轴上的刀具是否有异常发生。
[0044]第三控制单元可以通过硬件方式来实现第三控制信号的发送。例如，通过控制第二继电器接点断开并维