CN108427373A - 数控机床加工轨迹智能化控制修正系统 - Google Patents

数控机床加工轨迹智能化控制修正系统 Download PDF

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Abstract

一种数控机床加工轨迹智能化控制修正系统，其包括检测模组、修正模组、控制模组和存储模组，所述控制模组连接至数控机床的伺服电机，以提供电机的控制信号，所述检测模组对刀具的加工轨迹进行检测，以提供实时的刀具轨迹信号，所述修正模组根据实时的刀具轨迹信号和预定的刀具轨迹信号进行刀具的运动数据修正，并将修正的数据发送给控制模组，以实时调节伺服电机的控制信号，更好的保证加工精度，所述存储模组对相应的数据进行存储，由此，可通过该些模组的实施修正和控制，实现在精加工中的智能修正。

Description

数控机床加工轨迹智能化控制修正系统
技术领域
本发明涉及数控机床加工的技术领域，尤其涉及一种数控机床加工轨迹智能化控制修正系统。
背景技术
自从工业革命以来，机床工业发生了翻天覆地的变化。大多数人了解的是铣床、车床和钻床，也就是所说的普通机床，这些设备通过技术工人操作手轮移动刀架使刀具沿正确的方向走刀到零件所加工的位置。普通机床需要通过接受过较长时间的专业培训并且具有一定操作技能的操作者在具备一定条件的环境下才能加工出高质量的零件。相对来说，普通设备的加工效率较低，成本较高。
今天，数控机床在相当多的领域已经完全或逐渐取代了普通设备，其加工零件的过程完全自动地进行，加工过程中人工不能干预。因此，首先必须将所要加工件的全部信息，包括工艺过程、刀具运动轨迹及走刀方向、位移量、工艺参数(主轴转速、进给量、切削深度)以及辅助动作(换刀、变速、冷却、夹紧、松开)等，按加工顺序采用标准或规定的程序指令编写出正确的数控加工程序，然后输入到数控设备的控制系统中，随后控制系统按数控程序的要求控制数控机床对零件进行加工。而在数控加工中，由于加工过程中的轨迹变化，可能导致实际加工轨迹的偏移，当偏移量达到一定值时，加工后的产品优良率将达不到要求，尤其在精密加工中(如国防材料加工、发动机转子曲轴加工等)容易导致加工精度下降而不符合加工要求。
为此，本发明的设计者有鉴于上述缺陷，通过潜心研究和设计，综合长期多年从事相关产业的经验和成果，研究设计出一种数控机床加工轨迹智能化控制修正系统，以克服上述缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种数控机床加工轨迹智能化控制修正系统，其能克服现有技术的缺陷，对加工轨迹进行智能控制，有效提高加工精度。
为解决上述问题，本发明公开了一种数控机床加工轨迹智能化控制修正系统，其包括检测模组、修正模组、控制模组和存储模组，其特征在于：
所述控制模组连接至数控机床的驱动电机，以提供电机的控制信号，所述检测模组对刀具的加工轨迹进行检测，以提供实时的刀具轨迹信号，所述修正模组根据实时的刀具轨迹信号和预定的刀具轨迹信号进行刀具的运动数据修正，并将修正的数据发送给控制模组，以实时调节驱动电机的控制信号，更好的保证加工精度，所述存储模组对相应的数据进行存储，由此，可通过该些模组的实施修正和控制，实现在精加工中的智能修正。
其中：所述控制模组外接一操控介面，所述控制模组内至少设有操控信号输入输出单元、控制信号输出单元、修正信号输入单元、检测信号输入单元、数据存储单元、初始位置移动单元和正常加工单元，所述操控信号输入输出单元连接至操控介面以接受控制信息和将控制信号和修正信息传递给控制介面，并通过数据存储单元将控制信息存储至存储模组，所述控制信号输出单元连接至数控机床的各驱动电机，以实现对数控机床的工件和刀具的移动及加工。
其中：所述修正信号输入单元连接至修正模组以接受修正数据，所述检测信号输入单元连接至检测模组以接受检测信号，所述初始位置移动单元在每次加工时控制刀具移动到初始位置，所述正常加工单元通过读取控制信息生成加工数据并通过控制信号输出单元进行控制，并接受修正数据以对控制信号进行修正操作。
其中：所述检测模组包含初始位置检测组件、驱动旋转检测组件和刀具旋转检测组件，所述初始位置检测组件包含位于数控机床的床身上的红外接收单元，所述数控机床的刀具上对应设有红外反射单元，以对红外接收组件的红外信号进行反射，所述驱动旋转检测组件包含对数控机床的驱动电机进行转速检测的光电检测单元，所述刀具旋转检测组件包含对数控机床的刀具驱动电机进行转速检测的光电检测器。
其中：所述修正模组内设有初始位置修正单元、驱动旋转修正单元和刀具旋转修正单元，所述初始位置修正单元在所述初始位置移动单元控制刀具移动到初始位置时，接受检测模组中初始位置检测单元检测到的实际位置值，并进行比对后生成两者在三维位置上的差值，在该差值大于一定初始阈值时生成初始修正数据发送给控制模组，并通过初始位置移动单元进行初始位置的移动，直至两者差值小于初始阈值。
其中：所述驱动旋转修正单元和刀具旋转修正单元均在所述正常加工单元进行加工控制时接收驱动旋转检测组件和刀具旋转检测组件的检测信号，并将控制信号和检测信号进行比对，在各驱动电机的控制信号和检测信号的相位差大于预定角度时生成对应驱动电机的修正角度信号，并将相应的修正角度信号发送给控制模组，并通过正常加工单元将修正角度信号补入控制信号，以实现实时修正。
通过上述结构可知，本发明的数控机床加工轨迹智能化控制修正系统具有如下效果：
1、提供加工中的实时修正，有效提高加工效率和加工优良率；
2、控制简单可靠，在加工过程中可随时监测加工信息；
3、操作人员可从介面上对控制信号和修正信号进行随时读取，以及时了解加工过程中的异常，有利于操作人员随时监控。
本发明的详细内容可通过后述的说明及所附图而得到。
附图说明
图1显示了应用本发明的数控机床加工轨迹智能化控制修正系统的数控机床的结构示意图。
图2显示了本发明的组成示意图。
附图标记：
床身10、加工底座11、加工座12、立柱13、横梁14、加工台15、竖向驱动电机16、刀架17、刀具驱动电机18、刀具19。
具体实施方式
参见图1和2，显示了本发明的数控机床加工轨迹智能化控制修正系统。
所述数控机床加工轨迹智能化控制修正系统包括检测模组、修正模组、控制模组和存储模组，所述控制模组连接至数控机床的驱动电机，以提供电机的控制信号，所述检测模组对刀具的加工轨迹进行检测，以提供实时的刀具轨迹信号，所述修正模组根据实时的刀具轨迹信号和预定的刀具轨迹信号进行刀具的运动数据修正，并将修正的数据发送给控制模组，以实时调节驱动电机的控制信号，更好的保证加工精度，所述存储模组对相应的数据进行存储，由此，可通过该些模组的实施修正和控制，实现在精加工中的智能修正。
如图1所示，显示了能应用本发明的数控机床加工轨迹智能化控制修正系统的数控机床，所述数控机床为龙门式数控机床，其至少包含床身10、加工底座11、加工座12、立柱13、横梁14、加工台15、刀架17和刀具19，所述床身10内设有液压配件、电路配件、油路等等结构，整个床身10向下凹入，以容纳加工的切屑、液体等等，所述床身10上设有加工底座11，所述加工底座11的上部滑动设有加工座12，所述加工底座11的两侧分别设有立柱13，所述两立柱13的上部设有横梁14，所述横梁的前侧设有可左右滑动的加工台15，所述加工台15的前侧设有可上下滑动的刀架17，刀架17的下部设有刀具19，由此，能通过刀具19对加工座12上的工件进行数控加工。
其中，所述加工底座11的上端设有两条平行设置的加工滑轨，所述加工座12的下部设有两条能置入加工滑轨以进行滑动的加工滑槽，以及加工驱动电机，所述加工驱动电机可驱动加工座12在加工底座11上前后滑动。
在其中一个实施例中，所述加工底座11在两条加工滑轨的中间设有螺杆，所述螺杆的一端设有驱动螺杆旋转的加工驱动电机，所述加工座12在两条加工滑槽的中间设有螺合于螺杆以实现驱动的驱动螺母，从而通过加工驱动电机的驱动旋转，实现加工座12的前后驱动。
其中，所述横梁14的前侧设有两条平行设置的横滑轨，所述加工台15的下部设有两条能置入横滑轨以进行滑动的横滑槽，以及横向驱动电机，所述横向驱动电机可驱动加工台15在横梁14上左右滑动。
在其中一个实施例中，所述横梁14在两条横滑轨的中间设有横螺杆，所述横螺杆的一端设有驱动横螺杆旋转的横向驱动电机，所述加工台15在两条横滑槽的中间设有螺合于横螺杆以实现驱动的横螺母，从而通过横向驱动电机的驱动旋转，实现加工台15的左右驱动。
其中，所述加工台15的前侧设有两条平行设置的竖滑轨，所述刀架17的下部设有两条能置入竖滑轨以进行滑动的竖滑槽，以及竖向驱动电机16，所述竖向驱动电机可驱动刀架17在加工台15进行上下滑动。
在其中一个实施例中，所述加工台15在两条竖滑轨的中间设有竖螺杆，所述竖螺杆的上端设有驱动竖螺杆旋转的竖向驱动电机16，所述刀架17在两条竖滑槽的中间设有螺合于竖螺杆以实现驱动的竖螺母，从而通过竖向驱动电机的驱动旋转，实现刀架17的上下驱动。
其中，所述刀架17内设有夹持所述刀具19的夹持组件，所述刀架17的上端设有驱动刀具的刀具驱动电机18。
而在本发明的实施例中，所述控制模组外接一操控介面，所述操控介面可由操作人员对数控机床的加工轨迹进行操控，优选的是，所述操控介面可为触摸式操控介面，也可为显示屏及控制键盘的集合体。
所述控制模组内至少设有操控信号输入输出单元、控制信号输出单元、修正信号输入单元、检测信号输入单元、数据存储单元、初始位置移动单元和正常加工单元，所述操控信号输入输出单元连接至操控介面以接受控制信息和将控制信号和修正信息传递给控制介面，并通过数据存储单元将控制信息存储至存储模组，所述控制信号输出单元连接至数控机床的各驱动电机，以实现对数控机床的工件和刀具的移动及加工，所述修正信号输入单元连接至修正模组以接受修正数据，所述检测信号输入单元连接至检测模组以接受检测信号，所述初始位置移动单元在每次加工时控制刀具移动到初始位置，该初始位置为三维上进行加工的基准，所述正常加工单元通过读取控制信息生成加工数据并通过控制信号输出单元进行控制，并接受修正数据以对控制信号进行修正操作。
所述检测模组包含初始位置检测组件、驱动旋转检测组件、刀具旋转检测组件以及信号处理单元，所述初始位置检测组件可包含位于数控机床的床身上的红外接收单元，所述数控机床的刀具上对应设有红外反射单元，以对红外接收组件的红外信号进行反射，从而在加工前确定刀具的三维立体位置，所述驱动旋转检测组件可包含对数控机床的驱动电机进行转速检测的光电检测单元，在图1的实施例中，所述驱动旋转检测组件可包含分别对加工驱动电机、横向驱动电机和竖向驱动电机进行转速检测的光电检测单元，所述刀具旋转检测组件包含对数控机床的刀具驱动电机进行转速检测的光电检测器，从而对刀具的转速和加工力矩进行检测，所述信号处理单元内设有信号放大电路、滤波电路等，从而将上述各检测组件的检测信号进行处理，所述信号处理单元连接至修正模组和控制模组从而将处理后的检测信号传递给修正模组和控制模组。
所述修正模组内设有初始位置修正单元、驱动旋转修正单元和刀具旋转修正单元，所述初始位置修正单元在所述初始位置移动单元控制刀具移动到初始位置时，接受检测模组中初始位置检测单元检测到的实际位置值，并进行比对后生成两者在三维位置上的差值，在该差值大于一定初始阈值时生成初始修正数据发送给控制模组，并通过初始位置移动单元进行初始位置的移动，直至两者差值小于初始阈值，所述驱动旋转修正单元和刀具旋转修正单元均在所述正常加工单元进行加工控制时接收驱动旋转检测组件和刀具旋转检测组件的检测信号，并将控制信号和检测信号进行比对，在各驱动电机的控制信号和检测信号的相位差大于预定角度时生成对应驱动电机的修正角度信号，并将相应的修正角度信号发送给控制模组，并通过正常加工单元将修正角度信号补入控制信号，以实现实时修正。
由此可见，本发明的优点在于：
1、提供加工中的实时修正，有效提高加工效率和加工优良率；
2、控制简单可靠，在加工过程中可随时监测加工信息；
3、操作人员可从介面上对控制信号和修正信号进行随时读取，以及时了解加工过程中的异常，有利于操作人员随时监控。
显而易见的是，以上的描述和记载仅仅是举例而不是为了限制本发明的公开内容、应用或使用。虽然已经在实施例中描述过并且在附图中描述了实施例，但本发明不限制由附图示例和在实施例中描述的作为目前认为的最佳模式以实施本发明的教导的特定例子，本发明的范围将包括落入前面的说明书和所附的权利要求的任何实施例。

Claims (6)

1.一种数控机床加工轨迹智能化控制修正系统，其包括检测模组、修正模组、控制模组和存储模组，其特征在于：
所述控制模组连接至数控机床的驱动电机，以提供电机的控制信号，所述检测模组对刀具的加工轨迹进行检测，以提供实时的刀具轨迹信号，所述修正模组根据实时的刀具轨迹信号和预定的刀具轨迹信号进行刀具的运动数据修正，并将修正的数据发送给控制模组，以实时调节驱动电机的控制信号，更好的保证加工精度，所述存储模组对相应的数据进行存储，由此，可通过该些模组的实施修正和控制，实现在精加工中的智能修正。
2.如权利要求1所述的数控机床加工轨迹智能化控制修正系统，其特征在于：所述控制模组外接一操控介面，所述控制模组内至少设有操控信号输入输出单元、控制信号输出单元、修正信号输入单元、检测信号输入单元、数据存储单元、初始位置移动单元和正常加工单元，所述操控信号输入输出单元连接至操控介面以接受控制信息和将控制信号和修正信息传递给控制介面，并通过数据存储单元将控制信息存储至存储模组，所述控制信号输出单元连接至数控机床的各驱动电机，以实现对数控机床的工件和刀具的移动及加工。
3.如权利要求2所述的数控机床加工轨迹智能化控制修正系统，其特征在于：所述修正信号输入单元连接至修正模组以接受修正数据，所述检测信号输入单元连接至检测模组以接受检测信号，所述初始位置移动单元在每次加工时控制刀具移动到初始位置，所述正常加工单元通过读取控制信息生成加工数据并通过控制信号输出单元进行控制，并接受修正数据以对控制信号进行修正操作。
4.如权利要求3所述的数控机床加工轨迹智能化控制修正系统，其特征在于：所述检测模组包含初始位置检测组件、驱动旋转检测组件和刀具旋转检测组件，所述初始位置检测组件包含位于数控机床的床身上的红外接收单元，所述数控机床的刀具上对应设有红外反射单元，以对红外接收组件的红外信号进行反射，所述驱动旋转检测组件包含对数控机床的驱动电机进行转速检测的光电检测单元，所述刀具旋转检测组件包含对数控机床的刀具驱动电机进行转速检测的光电检测器。
5.如权利要求4所述的数控机床加工轨迹智能化控制修正系统，其特征在于：所述修正模组内设有初始位置修正单元、驱动旋转修正单元和刀具旋转修正单元，所述初始位置修正单元在所述初始位置移动单元控制刀具移动到初始位置时，接受检测模组中初始位置检测单元检测到的实际位置值，并进行比对后生成两者在三维位置上的差值，在该差值大于一定初始阈值时生成初始修正数据发送给控制模组，并通过初始位置移动单元进行初始位置的移动，直至两者差值小于初始阈值。
6.如权利要求5所述的数控机床加工轨迹智能化控制修正系统，其特征在于：所述驱动旋转修正单元和刀具旋转修正单元均在所述正常加工单元进行加工控制时接收驱动旋转检测组件和刀具旋转检测组件的检测信号，并将控制信号和检测信号进行比对，在各驱动电机的控制信号和检测信号的相位差大于预定角度时生成对应驱动电机的修正角度信号，并将相应的修正角度信号发送给控制模组，并通过正常加工单元将修正角度信号补入控制信号，以实现实时修正。
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