专利名称：海绵切割机的制作方法
技术领域：
本发明涉及切割装置，更具体地说，涉及一种海绵切割机。
背景技术：
海绵(又名聚氨酯软质泡沫塑料)切割机主要用于将较高密度的再生泡
绵以及三聚氰胺树脂泡绵(Basotect)等类似材料的泡材有效、经济地剖切成 二维形状(直线、圆弧或曲线等)，即将泡材放置在工作台上，通过控制工作 台在水平面、垂直面的运动和线刀的往复运动，实现对海绵的切割。
现有的海绵切割机主要有两种手动防形切割机和采用普通PC+运动控制 卡的数控切割机。手动防形切割机不仅加工效率低下、产品精度不高、产品种 类单一化和能耗高，而且加工环境中的噪音和粉尘给环境带来极大的污染，给 操作者的身体健康带来极大的威胁，这种加工机械已经不适应现代化生产的需 求。采用普通PC+运动控制卡的数控切割机在一定程度上弥补了手动防形切割 机带来的不足，通过加工代码编程控制运动轴做二维运动，其切割刀具主要使 用线刀。
然而，现有的基于PC+运动控制卡的数控切割机由于其本身的设计原因，
不可避免的存在以下缺陷
1) 这种切割机一般只能在一个平面内进行二维切割，功能单一，不能满 足产品多样化的需求，而且加工一些复杂工件时需要重复装夹，极大的影响了
工作效率和定位精度；
2) 控制系统采用普通PC+运动控制卡的方式，集成度不高，可靠性也无 法得到保障；
3) 由于采用线刀， 一方面无法避免切割时产生大量的粉尘，对环境污 染大；另一方面由于线刀无法拉紧，切割时会破坏海绵的外端面。因此，需要一种集成化程度高、可靠性强、可在多个平面内进行二维切割 并且在切割时产生的粉尘小的海绵切割机。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的只能在一个平面内进行二 维切割、集成度不高、可靠性差的缺陷，提供一种集成化程度高、可靠性强、 可在多个平面内进行二维切割的海绵切割机。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是构造一种海绵切割机，包括 用于安装海绵泡材的工作台、切割刀具、刀轴控制模块，还包括用于控制所述 工作台和切割刀具运动以实现在多个平面内切割海绵泡材的运动控制模块，用 于接收控制指令的人机交互界面，用于电气逻辑控制的电气管理模块和用于管 理海绵切割工艺参数的工艺管理模块。
在本发明所述的海绵切割机中，所述运动控制模块包括用于驱动所述工作 台旋转的工作台伺服电机和用于控制切割刀具往复高频运动以完成对海绵泡 材的切割的刀具控制单元。
在本发明所述的海绵切割机中，所述刀具控制单元包括分别设置在切割刀 具两端以驱动所述切割刀具高频振动的两个刀具振动电机和用于控制所述刀 具振动电机的振动控制单元，用于驱动所述切割刀具旋转的刀具旋转电机和用 于控制所述刀具旋转电机的旋转控制单元，分别设置在所述切割刀具两端以驱 动所述切割刀具在工作台上移动的两个运动电机和用于控制所述运动电机的 运动控制单元，以及用于分别控制所述两个刀具振动电机、所述两个运动电机 同步的同步单元。
在本发明所述的海绵切割机中，所述运动控制模块还包括用于合成和分解
刀具切割轨迹的刀具轨迹管理单元，所述刀具轨迹管理单元与所述旋转控制单
元和所述运动控制单元通信，以控制所述切割刀具的运动轨迹。
在本发明所述的海绵切割机中，所述刀具轨迹管理单元还包括用于补偿切 割刀具半径和切割图形尖角让刀的补偿单元和用于与所述旋转控制单元和所
述运动控制单元通信的通信单元。在本发明所述的海绵切割机中，所述切割刀具是高频锯齿线刀。
在本发明所述的海绵切割机中，所述高频锯齿线刀长度为2.5-4米，厚度 为0.5-0.8毫米。
在本发明所述的海绵切割机中，所述海绵切割机还包括用于提供实施开发 环境的实时多任务调度模块。
在本发明所述的海绵切割机中，所述海绵切割机还包括用于控制所述刀轴 控制模块和所述运动控制模块的同步、通信和信息交互的系统通信模块。
实施本发明的海绵切割机，具有以下有益效果
1) 能够实现立、卧转换加工功能，实现工件加工的一次装甲，提高了产 品加工的生产效率和制造精度；
2) 全面提升海绵切割机的集成度、专业性及二次开发性；
3) 采用刀具控制单元实现锯齿线刀的往复高频运动，完全替代原有的线 刀，解决了线刀带来各项缺陷。
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中
图1是本发明的海绵切割机的系统框图2是本发明的海绵切割机的第一实施例的系统框图3是本发明的海绵切割机的高频锯齿线刀的侧视图4是本发明的海绵切割机的高频锯齿线刀的切刃示意图5是本发明的海绵切割机的又一实施例的系统框图。
具体实施例方式
如图1所示，本发明的海绵切割机，包括用于安装海绵泡材的工作台101、 切割刀具102、刀轴控制模块108，还包括用于控制所述工作台101和切割刀 具102运动以实现在多个平面内切割海绵泡材的运动控制模块103，用于接收 控制指令的人机交互界面104，用于所述海绵切割机的电气逻辑控制的电气管 理模块105和用于管理海绵切割工艺管理参数的工艺管理模块106。图2是本发明的海绵切割机的第一实施例的系统框图。如图2所示，本发 明的运动控制模块103包括用于驱动所述工作台101旋转的工作台伺服电机 301和用于控制切割刀具102往复高频运动以完成对海绵泡材的切割的刀具控 制单元302。工具台101在工作台伺服电机301的驱动下，可进行旋转，因而 可以实现立卧转换加工功能，实现工件加工的一次装甲，提高了产品加工的生 产效率和制造精度。在本发明的优选实施例中，所述工作台101可以按照需要， 实现在多个平面内切割海绵泡材。
同时本发明还对切割刀具102进行了改进。设计了高频锯齿线刀，其形状 如图3和4所示。由于海绵切割锯齿线刀长度有2.5 4米，厚度只有0.5 0.8mm，并具有一定的柔性，必须将锯齿刀两端拉紧，并且对刀具振动、移动 的同步性要求都很高。切割锯齿线刀震动频率大小因切削材料不同而不同，一 般材料硬度越高，震动频率越高，切割海绵时频率一般在50Hz—100Hz;由于 使用切割锯齿线刀可以使用刀刃进行切削，避免了使用线刀的无刃切削，因此 可以使切削过程更加流畅，从而达到了减小粉尘的效果；另一方面，由于切割 锯齿线刀又兼有线刀的柔韧性，从而可以避免切削过程断刀，以及切削复杂曲 线时，保证切削的平滑过渡，从而有效地保证了工件的表面光洁度。
因此本发明的刀具控制单元302包括分别设置在切割刀具102两端以驱动 所述切割刀具102高频振动的两个刀具振动电机3021、用于控制所述刀具振 动电机3021的振动控制单元3022，用于驱动所述切割刀具102旋转的刀具旋 转电机3023、用于控制所述刀具旋转电机3023的旋转控制单元3024，分别设 置在所述切割刀具102两端以驱动所述切割刀具102在工作台101上移动的两 个运动电机3025和用于控制所述运动电机3025的运动控制单元3026以及用 于分别控制所述两个刀具振动电机3021、所述两个运动电机3025同步的同步 单元3027。这样采用了不同的控制单元分别控制刀具的振动和运动，并且又 进一步采用单独的控制单元来控制各个电机之间的同步，进而可以实现通过控 制锯齿线刀的往复高频运动，完成对海绵软体材料的切割。这样完全避免了使 用现有技术的线刀带来的缺陷，不但达到了减小粉尘的效果，还有效地保证了 工件的表面光洁度。除了采用多个控制单元控制电机运动外，本发明的海绵切割机，可采用系
统通信模块109实现刀轴控制模块108和所述运动控制模块103之间的同步、 通信和信息交互，进而完成多轴、多通道控制。在本发明的一个实施例中，所 述刀轴控制模块108可控制6个进给轴和1个主轴，最大联动轴数为6轴。在 本发明的又一实施例中，所述刀轴控制模块108可控制3个进给轴和1个主轴， 最大联动轴数为3轴。
图5是本发明的海绵切割机的又一实施例的系统框图。在该实施例中，所 述海绵切割机还包括用于提供实施开发环境的实时多任务调度模块107和实 时多任务接口API。实时多任务API接口 (application program interface)为系
统提供实时开发环境。应用中与实时相关的模块通过这一接口与实时多任务调 度模块107连接。通过实时多任务API，本发明的海绵切割机的实时应用程序 与硬件是完全隔离的，这样针对不同应用的二次开发只需修改应用程序层软 件，而无需与硬件打交道。利用应用平台与应用程序的各种API，还可实现对 其功能的快速扩展。因此，只需利用相应的API就可完成二次开发。
因此，实施本发明的海绵切割机，能够实现立、卧转换加工功能，实现工 件加工的一次装甲，提高了产品加工的生产效率和制造精度，全面提升海绵切 割机的集成度、专业性及二次开发性并解决了线刀带来各项缺陷。
虽然本发明是通过具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在 不脱离本发明范围的情况下，还可以对本发明进行各种变换及等同替代。因此， 本发明不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本发明权利要求范围内 的全部实施方式。
权利要求
1、一种海绵切割机，包括用于安装海绵泡材的工作台(101)、切割刀具(102)、刀轴控制模块(108)，其特征在于，还包括用于控制所述工作台(101)和切割刀具(102)运动以实现在多个平面内切割海绵泡材的运动控制模块(103)，用于接收控制指令的人机交互界面(104)，用于电气逻辑控制的电气管理模块(105)和用于管理海绵切割工艺参数的工艺管理模块(106)。
2、 根据权利要求1所述的海绵切割机，其特征在于，所述运动控制模块 (103)包括用于驱动所述工作台(101)旋转的工作台伺服电机(301)和用于控制切割刀具(102)往复高频运动以完成对海绵泡材的切割的刀具控制单 元(302)。
3、 根据权利要求2所述的海绵切割机，其特征在于，所述刀具控制单元 (302)包括分别设置在切割刀具(102)两端以驱动所述切割刀具(102)高频振动的两个刀具振动电机(3021)和用于控制所述刀具振动电机(3021)的 振动控制单元(3022)，用于驱动所述切割刀具(102)旋转的刀具旋转电机 (3023)和用于控制所述刀具旋转电机(3023)的旋转控制单元(3024)，分 别设置在所述切割刀具(102)两端以驱动所述切割刀具(102)在工作台(101) 上移动的两个运动电机(3025)和用于控制所述运动电机(3025)的运动控制 单元(3026),以及用于分别控制所述两个刀具振动电机(3021)、所述两个运 动电机(3025)同步的同步单元(3027)。
4、 根据权利要求3所述的海绵切割机，其特征在于，所述运动控制模块 (103)还包括用于合成和分解刀具切割轨迹的刀具轨迹管理单元(303)，所述刀具轨迹管理单元(303)与所述旋转控制单元(3024)和所述运动控制单 元(3026)通信，以控制所述切割刀具(102)的运动轨迹。
5、 根据权利要求4所述的海绵切割机，其特征在于，所述刀具轨迹管理 单元(303)还包括用于补偿切割刀具半径和切割图形尖角让刀的补偿单元(3031)和用于与所述旋转控制单元(3024)和所述运动控制单元(3026)通 信的通信单元(3032)。
6、 根据权利要求1-5中任一权利要求所述的海绵切割机，其特征在于， 所述切割刀具(102)是高频锯齿线刀。
7、 根据权利要求6所述的海绵切割机，其特征在于，所述高频锯齿线刀 长度为2.5-4米，厚度为0.5-0.8毫米。
8、 根据权利要求1所述的海绵切割机，其特征在于，所述海绵切割机还 包括用于提供实施开发环境的实时多任务调度模块(107)。
9、 根据权利要求1所述的海绵切割机，其特征在于，所述海绵切割机还 包括用于控制所述刀轴控制模块(108)和所述运动控制模块(103)的同步、 通信和信息交互的系统通信模块(109)。
全文摘要
本发明涉及一种海绵切割机，包括用于安装海绵泡材的工作台、切割刀具、刀轴控制模块，还包括用于控制所述工作台和切割刀具运动以实现在多个平面内切割海绵泡材的运动控制模块，用于接收控制指令的人机交互界面，用于电气逻辑控制的电气管理模块和用于管理海绵切割工艺参数的工艺管理模块。实施本发明的海绵切割机，1)能够实现立、卧转换加工功能，实现工件加工的一次装夹，提高了产品加工的生产效率和制造精度，2)全面提升了海绵切割机的集成度、专业性及二次开发性，3)采用刀具控制单元实现锯齿线刀的往复高频运动，完全替代原有的线刀，解决了原有的线刀带来的各项缺陷。
文档编号B26D1/06GK101664935SQ200810142118
公开日2010年3月10日 申请日期2008年9月1日 优先权日2008年9月1日
发明者虎 杨, 衡 贾 申请人:深圳华中数控有限公司