专利名称：一种带控制装置的数控机床的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一种数控机床操控设备，具体地说是涉及一种具有控制装 置的数控机床。
技术背景目前，国内外数控机床的设计制造主要考虑的是操作的方便性，把操作装 置和控制装置分开，即将显示和面板操作装置安装在机床本体的前面，数控机床电气控制部分的大部分部件包括伺服控制装置、I/O控制装置和电源控制装置等集中放置在机床本体一侧封闭的电气控制柜中，并将操作装置、控制装置与机床本体集成于一体。这种设计主要缺点是1. 操作人员只是在显示和面板操作装置上操作机床，而电气控制柜中电气 控制部件的状态变化、信号指示无法直接监控，严重阻碍了其对设备工作原理、 工作过程的熟悉和掌握。2. 操作人员由于对设备工作原理、工作过程的不了解， 一旦出现故障，故 障诊断、调试和维修将变得非常麻烦，往往要付出高昂的维修成本，而且维修 时， 一般需要两个人， 一个人负责操作装置， 一个人负责控制装置，两个人需 要协调和配合才能维修。3. 当初学者学习操作机床时，常常会由于误操作而损坏机床，严重的甚至会伤及人身安全。4. 不利于对既掌握数控操作，又熟悉数控维修的复合型数控人才的培养。 发明内容本实用新型的目的是提供一种操作方便、维修快捷、人机合理以及性能稳 定的带控制装置的数控机床。为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案本实用新型包括机械部分以及与机械部分相连接的电气控制部分；电气部 分包括至少两个功能层，功能层之间上下叠加放置，其中底层包括电动机设备 和电源控制装置，顶层包括数控系统、伺服控制装置、1/0控制装置、显示和面 板操作装置；上述的伺服控制装置、1/0控制装置、显示和面板操作装置分别与 数控系统的相应端口相连接；上述的电动机设备与机械部分的进给传动装置、 主轴传动装置、润滑装置、冷却装置和排屑装置相连接。上述的电气控制部分由三个功能层组成，功能层之间上下叠加放置；其中 底层包括电动机设备和电源控制装置，中层为计算机，顶层包括数控系统、伺3置。上述的电气控制部分由五个功能层组成；其中由下至上，第一层为电源控 制装置，第二层为电动机设备，第三层为计算机，第四层为伺服控制装置、I/O 控制装置，第五层包括数控系统、显示和面板操作装置。上述第二层的电动机设备包括主轴电动机及其编码器、进给电动机及其编 码器和辅助电动机。在电动机设备的电机轴端部均安装有发光装置。上述第五层的面板操作装置包括机床操作面板、MDI操作面板和外部I/O面板。上述机械部分的进给传动装置与工作台和主轴箱相连接，主轴传动装置与 主轴相连接。采用上述技术方案的本实用新型，数控机床的组成包括电气控制部分和机 械部分，并且将数控机床的操作装置和控制装置从机床本体中独立出来，有机 地集成在数控综合控制柜中，这样可以让操作人员在操作数控系统的同时，很 方便地观察到电气控制部分中各电气部件的状态变化以及信号指示。其中，电 气控制部分按功能分层上下叠加设置，体积紧凑，占地面积小，充分利用了空 间。另外，可将专用笔记本电脑集成在电气控制柜中，用以方便地实现零件造 型与自动编程、PMC程序编程与调试和参数备份与恢复。同时可将外部I/0面板 集成在电气控制柜中，用以对进给轴电动机、主轴电动机、润滑、冷却和排屑 等辅助电动机、进给轴超程和回零限位开关、刀具松紧开关等关键部件进行状 态指示。另外，本实用新型中的电气控制部分可单独应用在数控教学上。其中， 在电动机的电机轴端部都安装有发光装置， 一旦电动机旋转，发光装置将发光， 便于学习者识别。本实用新型分层科学，使学生能够蹲着接线、坐着编程、站 着操作。因此，本实用新型集数控编程、操作、调试、维修和培训等多种功能 于一身，既可以单独运行，也可以连接机床本体，控制数控机床运行， 一机两 用。具有功能丰富、技术先进、分层科学、可视清晰、人机合理、操作方便、 维修快捷、安全可靠、扩充容易等特点。综上，本实用新型既可以单独运行， 也可以连接机床本体，控制数控机床运行， 一机两用。
图1为本实用新型中各个组成部分的连接示意图； 图2为本实用新型中电气控制部分的结构原理图。
具体实施方式
如图l、图2所示，本实用新型包括机械部分以及与机械部分相连接的电气控制部分。其中，电气部分包括五个功能层组成，功能层之间上下叠加放置。 由下至上，第一层为电源控制装置，第二层为电动机设备，上述的电动机设备 包括主轴电动机及其编码器、进给电动机及其编码器和辅助电动机，在电动机 设备的电机轴端部均安装有发光装置。第三层为计算机，第四层为伺服控制装置、1/0控制装置，第五层包括数控系统、显示和面板操作装置，上述的面板操 作装置包括机床操作面板、MDI操作面板和外部I/0面板。其中，计算机、伺服 控制装置、1/0控制装置、显示器、MDI操作面板分别与数控系统的相应端口相 连接，机床操作面板与I/O控制装置相连接。并且，进给电动机及其编码器连 接机械部分的进给传动装置，进给传动装置连接工作台和主轴箱；主轴电动机 及其编码器连接机械部分的主轴传动装置，主轴传动装置连接主轴；辅助电动 机连接机械部分中的辅助装置，辅助装置包括润滑装置、冷却装置和排屑装置。 电源控制装置为整个综合控制装置提供电源。上述电气控制部分的各个组成部分按功能分层安放在控制柜中，控制柜的 每一层都安装有带锁的玻璃门。安放计算机的层装有抽拉式装置。控制柜底部 装有带刹车的轮子。具体地讲，电气控制部分主要包括第一层为电源控制装置，配装有断路器、接触器、变压器等器件，所有器 件均按电气编号整齐排列，并粘贴有醒目的标识，便于操作人员进行手动控制 和电气接线等操作。第二层为电动机设备，包括主轴电动机及其编码器、进给电动机及其编码 器和辅助电动机。辅助电动机有润滑电动机、冷却电动机、排屑电动机、刀库 电动机等。当电动机设备高速旋转时，人的肉眼难以识别，为此在电动机的电 机轴端部都安装有发光装置， 一旦电动机旋转，发光装置将发光，便于识别。 上述在电动机的电机轴端部安装发光装置的技术为本领域普通技术人员所熟知 的技术。在本实用新型中，主轴电动机采用FANUC公司的BiI 3/10000，进给电 动机刀库电动机都采用FANUC公司的Bis 2/4000，都内置有编码器，用于速度 反馈。第三层为计算机，第三层中装有抽拉式装置，使用时，操作人员可方便拉 开。抽拉式装置中配装有专用的笔记本电脑，该层距地面的距离为800mm左右， 便于操作人员坐着或站着进行零件造型和自动编程、数控PMC编程与调试、程 序和数据的输入与输出等操作。第四层为伺服控制装置、1/0控制装置，其中伺服驱动装置采用FANUC公司 的Bi —体化伺服放大器BiSVSP20/20/40-7. 5，控制主轴电动机、进给电动机。1/0控制装置为FANUC公司的外部I/0单元，控制润滑电动机、冷却电动机、排 屑电动机、刀库电动机、机床操作面板和外部I/O面板。第五层包括数控系统、显示和面板操作装置，第五层中配装有数控系统、 LCD/MDI、机床操作面板、外部I/0面板，该层距地面的距离为1350mm左右， 便于操作人员站着进行数控手工编程、参数设置、连接与调试等操作。数控系 统是该综合控制装置的控制核心，采用FANUC公司的Oi Mate-MD，其与8.4" 彩色LCD显示器是一体化部件，位于显示器后面。MDI操作面板和机床操作面板 都采用FANUC公司的标准面板；外部I/O面板主要有进给轴行程开关、回零开 关、刀具松紧开关，刀库转位开关等，采用带锁带灯的按钮来实现。由于上述功能层的设计，本实用新型可具有以下功能1.操作透明当操作人员利用该装置控制机床本体时，控制装置中各部件和机床本体中 各执行部件的状态变化、信号指示一清二楚，便于其熟悉数控机床控制的工作 原理、工作流程，尽快地掌控数控机床。 2.维修快捷当操作人员利用该装置维修数控机床时，能够根据已掌握的数控机床控制 的工作原理、工作流程，以及准确的报警信息和信号状态快速地进行故障诊断 和维修，极大地提高了维修效率，降低了维修成本。3.综合培训该装置对我国培养既掌握数控操作，又熟悉数控维修的复合型数控人才将 起到重要的推进作用，是企业和大专院校培训员工和学生的理想选择。当初学 者刚开始学习操作时，可把控制柜和机床本体分开，单独在控制柜上练习，即 使出现误操作，也不会损坏机床，等学到一定程度后，再把控制柜和机床本体 连接起来进行综合练习。可培训的项目包括数控手工编程与操作、零件造型和 自动编程、数控PMC程序编程和调试、数控结构与原理、数控连接与调试、数 控故障诊断与维修、数控电气控制等。需要说明的是，本实用新型既可以单独运行，也可以连接机床本体，控制 数控机床运行， 一机两用。
权利要求1、一种带控制装置的数控机床，其特征在于它包括机械部分以及与机械部分相连接的电气控制部分；所述的电气部分包括至少两个功能层，功能层之间上下叠加放置，其中底层包括电动机设备和电源控制装置，顶层包括数控系统、伺服控制装置、I/O控制装置、显示和面板操作装置；所述的伺服控制装置、I/O控制装置、显示和面板操作装置分别与数控系统的相应端口相连接；所述的电动机设备与机械部分的进给传动装置、主轴传动装置、润滑装置、冷却装置和排屑装置相连接。
2、 根据权利要求1所述的带控制装置的数控机床，其特征在于所述的电 气控制部分由三个功能层组成，功能层之间上下叠加放置；其中底层包括电动 机设备和电源控制装置，中层为计算机，顶层包括数控系统、伺服控制装置、 1/0控制装置、显示和面板操作装置。
3、 根据权利要求1所述的带控制装置的数控机床，其特征在于所述的电 气控制部分由五个功能层组成；其中由下至上，第一层为电源控制装置，第二 层为电动机设备，第三层为计算机，第四层为伺服控制装置、1/0控制装置，第 五层包括数控系统、显示和面板操作装置。
4、 根据权利要求3所述的带控制装置的数控机床，其特征在于所述第二层的电动机设备包括主轴电动机及其编码器、进给电动机及其编码器和辅助电 动机。
5、 根据权利要求4所述的带控制装置的数控机床，其特征在于在所述电动机设备的电机轴端部均安装有发光装置。
6、 根据权利要求3所述的带控制装置的数控机床，其特征在于所述第五层的面板操作装置包括机床操作面板、MDI操作面板和外部I/O面板。
7、 根据权利要求1所述的带控制装置的数控机床，其特征在于所述机械部分的进给传动装置与工作台和主轴箱相连接，主轴传动装置与主轴相连接。
专利摘要本实用新型公开了一种带控制装置的数控机床，它包括机械部分以及与机械部分相连接的电气控制部分；电气部分包括至少两个功能层，功能层之间上下叠加放置，其中底层包括电动机设备和电源控制装置，顶层包括数控系统、伺服控制装置、I/O控制装置、显示和面板操作装置；伺服控制装置、I/O控制装置、显示和面板操作装置分别与数控系统的相应端口相连接；电动机设备与机械部分的进给传动装置、主轴传动装置、润滑装置、冷却装置和排屑装置相连接。本实用新型将数控机床的操作装置和控制装置从机床本体中独立出来，有机地集成在数控综合控制柜中，能很方便地观察到电气控制部分中各电气部件的状态变化以及信号指示。
文档编号B23Q5/00GK201421557SQ200920090309
公开日2010年3月10日 申请日期2009年5月18日 优先权日2009年5月18日
发明者萍 张 申请人:郑州控信科技有限公司