专利名称：五轴联动工具磨床组态计算机数控系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于数控技术领域，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，集成刀具磨削技术和自动编程技术，控制精密、复杂刀具的制造和修磨。
二背景技术：
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。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。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、发明内容本实用新型的目的是提供商品化的五轴联动工具磨床数控系统，解决现有技术中的问题。本实用新型为五轴联动工具磨床组态计算机数控系统，即采用组态计算机数控技术构建的专用控制装置，开放式；基本系统为五轴联动，最大可扩展到32轴，均可联动控制。该实用新型样机已为国内某厂配套(试用)，研制出五轴联动数控工具磨床，并一次试磨成功；目前本实用新型进入中试阶段。本实用新型对数控机床(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(1 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。本实用新型解决技术问题所采取的技术方案是本实用新型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。本实用新型在体系结构上由组态系统平台、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；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。
3[0011]本实用新型装置结构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；其结构的核心是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接口模块，及扩展控制模块和扩展接口模块；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；集成操作面板上有四个操作键，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，pic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；机箱安装实用新型的三个基本组件，连接件与机床相连，构成完整的本实用新型的控制和操作台。本实用新型的有益效果是商品化并进入市场后，改变我国五轴及以上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，用本实用新型进行数控化改造，使数控系统升级换代和旧机床更新，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。本实用新型为企业自主研发，拥有独立、完全的知识产权。
四
图1是本实用新型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clipper扩展集成控制单元，7、为机箱与机床连接件。图2是本实用新型基本体系结构框图。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
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型进行详细说明。1、在图1所示的本实用新型基本装置结构示意图中，PC计算机(2)安装在机箱 (1)面板上，倾斜角度可调，其键盘(4)和鼠标( 安装在机箱(1)支架上；集成操作面板 (3)安装在机箱(1)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⑴内部，其中通过以太网与PC计算机⑵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接口与机床其它电控装置的输入/输出信号相连，通过JOPT接口与集成操作面板C3)相连；当基本系统控制和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，均可连接相应扩展模块进行扩展，扩展模块同样安装在机箱(1)内部；机箱连接件(7)与机床相连。2、在图2所示的本实用新型基本体系结构框图中，基本体系结构由组态系统平台 (1)、组态应用软件(4)和配置系统( 三部分组成。其中组态系统平台(1)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多轴运动集成控制单元(带DSP)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O)；由操作系统、通信系统、图形系统和应用编程接口建立了组态软件平台(3)； 由配置系统( 软件提供了工具、方法、集成等组态环境，以组态一致的、完整的组态应用软件；组态应用软件G)，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)。本实用新型在研制、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(6)、集成操作面板C3)等组件工序完工后进行过程检验，对本实用新型总成完工后，通电试验、老化后进行完工检验，经检验合格后，入库待发。3、在图1所示的本实用新型基本装置结构示意图中，操作部分包括键盘、鼠标 (5)和集成操作面板(3)等三部分，其中键盘(4)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C3)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；本实用新型的显示屏，可根据用户需要选择通用显示屏或触摸屏，定制人机界面，同样可以通过触摸实现对机床运动的操作控制；具有一个 RS232C0M接口、4个USB2. 0接口、2个10/100Mbps网络接口，利用上述通信接口实现远距离或远程操作与监视。
权利要求1.一种五轴联动工具磨床组态计算机数控系统，五轴联动，集成刀具磨削技术和自动编程技术，控制精密、复杂刀具的制造和修磨；其特征是(1)采用组态计算机数控技术构建的专用控制装置，开放式；O) Windows操作平台；(3)基本系统为五轴联动，最大可扩展到32轴，均可联动控制；⑷基本装置结构中的clipper扩展集成控制单元，PC计算机和集成操作面板，一起装在带连接件的机箱上，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，机箱外形结构可根据需要定制；(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，利用上述通信接口实现远距离或远程操作与监视。
2.根据权利要求1所述的五轴联动工具磨床组态计算机数控系统，其特征是基本装置结构的核心是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接口模块，及扩展控制模块和扩展接口模块。
3.根据权利要求1所述的五轴联动工具磨床组态计算机数控系统，其特征是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，其中组态系统平台包括组态硬件平台和组态软件平台。
专利摘要本实用新型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，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，集成刀具磨削技术和自动编程技术，控制精密、复杂刀具的制造和修磨。本实用新型基本体系结构，由组态系统平台(组态硬件平台+组态软件平台)、组态应用软件和配置系统三部分组成；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连接件的机箱组成；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，机箱外形结构可根据需要定制。
文档编号G05B19/414GK202339496SQ20112015464
公开日2012年7月18日 申请日期2011年5月16日 优先权日2011年5月16日
发明者方群, 窦晓 申请人:方群, 窦晓牧, 西安市西工大高商科技有限公司