CN102455680A - 一种新型直线控制数控机床 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型直线控制数控机床，包括机床本体、电动执行机构、伺服驱动装置和控制系统，控制系统包括按照预先设计的加工方案控制电动执行机构对加工件进行加工的控制器、存储器、参数设置单元、显示器和工作参数检测单元，还包括对预先设计的加工方案进行自动和人为调整的加工方案内部调整系统和加工方案外部调整系统；加工方案内部调整系统包括轨迹跟踪控制器、位置检测单元、比较控制器和自动调整控制器一；加工方案外部调整系统包括自动识读模块和自动调整控制器二。本发明设计合理、接线方便、使用操作简便且加工精度高、智能化程度高，能有效解决现有直线控制数控机床存在的加工方案调整困难、使用效果较差、智能化程度较低、不能真正实现无人操作等缺陷。

Description

一种新型直线控制数控机床

技术领域

本发明属于数控机床应用技术领域，尤其是涉及一种新型直线控制数控机床。

背景技术

数控机床是指采用数字形式信息进行控制的机床，也就是说凡是用数字化代码将零件加工过程中所需的各种操作和步骤以及刀具与工件之间的相对位移量等记录在程序介质上，送入计算机或数控装置经过译码、运算及处理，控制机床的刀具与工件相对运动，并相应加工出所需要的工件的一类机床即为数控机床。进入21世纪后，军事技术和民用工业的发展对数控机床的要求越来越高，应用现代设计技术、测量技术、工序集约化、新一代功能部件以及软件技术，使数控机床的加工范围、动态性能、加工精度和可靠性均有了极大地提高。科学技术特别是信息技术的发展迅速，高速高精控制技术、多通道开放式体系结构、多轴控制技术、智能控制技术、网络化技术、CAD/CAM与CNC的综合集成等，均使数控机床技术进入了智能化、网络化、敏捷制造和虚拟制造的更高发展阶段。

现有的数控机床按控制的运动轨迹可分为点位控制数控机床、直线控制数控机床和轮廓控制数控机床，其中直线控制数控机床的特点是不仅要控制刀具相对于工件运动的两点之间的准确位置，还要控制两点之间移动的速度和轨迹。在刀具相对于工件移动时进行切削加工，其轨迹是平行于机床各坐标轴的直线，也有的轨迹是与坐标轴成45。或一定角度的直线。现如今所使用的数控车床、数控磨床和数控镗铣床中都有很大一部分属于直线控制系统，这类机床放入数控装置的控制功能比点位系统复杂，不仅要控制直线运动轨迹，还要控制进给速度以适应不同材质的工件。

实际使用过程中，由于直线控制数控机床不仅要控制刀具相对于工件运动的两点之间的准确位置，还要控制两点之间移动的速度和轨迹，控制过程比较复杂，因而实践中在制定好加工方案后且进行加工过程中，由于对原有加工方案的调整比较困难，一旦调整过程中出现任何问题，则可能功亏一篑，则一般均不会再对预先设计的加工方案进行调整。但是，由于实际操作过程中存在许多不确定因素，例如加工过程中发现预先设计的加工方案需进行细微调整、实际加工工况与预先设计的加工工况出现偏差可能对加工精度造成影响等，都需要在加工过程中随时对预先设计的加工工况进行调整，因而需对现有直线控制数控机床的数控装置进行相应改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种新型直线控制数控机床，其设计合理、接线方便、使用操作简便且加工精度高、智能化程度高，能有效解决现有直线控制数控机床存在的加工方案调整困难、使用效果较差、智能化程度较低、不能真正实现无人操作等缺陷。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种新型直线控制数控机床，包括机床本体、安装在所述机床本体上的电动执行机构、对电动执行机构进行驱动的伺服驱动装置和布设在所述机床本体上的控制系统，所述伺服驱动装置通过传动装置与电动执行机构进行传动连接且其安装在所述机床本体上，所述控制系统包括按照预先设计的加工方案控制电动执行机构对加工件进行加工的控制器、存储器、参数设置单元、显示器和对伺服驱动装置的相关工作参数进行实时检测的工作参数检测单元，所述参数设置单元、显示器和工作参数检测单元均与控制器相接，其特征在于：还包括加工方案内部调整系统和加工方案外部调整系统；所述加工方案内部调整系统包括对电动执行机构的运动轨迹进行实时跟踪的轨迹跟踪控制器、与轨迹跟踪控制器相接且对电动执行机构的运动位置进行实时检测的位置检测单元、对轨迹跟踪控制器所记录的运动轨迹信号与主控制器向伺服驱动装置发出的控制信号进行对比分析的比较控制器和根据比较控制器的对比分析结果得出应对预先设计的加工方案进行调整的内部调整方案并将所述内部调整方案同步传送至主控制器以对当前加工方案进行同步更新的自动调整控制器一，比较控制器分别与轨迹跟踪控制器和控制器相接，自动调整控制器一分别与比较控制器和控制器相接；所述加工方案外部调整系统包括对通过参数设置单元所输入的外部调整方案进行自动识读的自动识读模块和自动识读模块识读出的外部调整方案同步传送至控制器以对当前加工方案进行同步更新的自动调整控制器二，所述自动识读模块与自动调整控制器二相接，且自动调整控制器二与控制器相接。

上述一种新型直线控制数控机床，其特征是：所述控制系统还包括与控制器相接的无线通信模块一，所述控制器通过无线通信模块一与上位监控机进行双向通信。

上述一种新型直线控制数控机床，其特征是：所述控制系统还包括与控制器相接的无线通信模块二，所述控制器通过无线通信模块二与用户手机进行双向通信。

上述一种新型直线控制数控机床，其特征是：所述参数设置单元和显示器集成为触摸式显示屏。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、设计合理、成本低且安装布设方便。

2、电路简单且接线方便。

3、使用操作简单、智能化程度高且显示效果直观。

4、设置有加工方案内部调整系统和加工方案外部调整系统，实际使用过程中，加工方案内部调整系统实时对数控机床的加工方案进行自动调整与更新；当需要对预先设计的加工方案进行人为调整时，则只需通过参数设置单元输入调整方案即可，因而使用起来非常方便。

5、使用效果好、加工效率高且实用价值高。

6、适用面广，推广应用前景广泛，能有效推广适用至其它数控机床中。

综上所述，本发明设计合理、接线方便、使用操作简便且加工精度高、智能化程度高，能有效解决现有直线控制数控机床存在的加工方案调整困难、使用效果较差、智能化程度较低、不能真正实现无人操作等多种缺陷和不足。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的电路原理框图。

附图标记说明：

1-电动执行机构；        2-伺服驱动装置；    3-控制系统；

3-1-控制器；            3-2-参数设置单元；  3-3-显示器；

3-4-工作参数检测单元；  3-5-存储器；        3-6-无线通信模块

                                            一；

3-7-无线通信模块二；    4-加工方案内部调整  4-1-位置检测单元；

                        系统；

4-2-轨迹跟踪控制器；    4-3-比较控制器；    4-4-自动调整控制器

                                            一；

5-加工方案外部调整系    5-1-自动识读模块；  5-2-自动调整控制器

统；                                        二；

6-上位监控机；          7-用户手机。

具体实施方式

如图1所示，本发明包括机床本体、安装在所述机床本体上的电动执行机构1、对电动执行机构1进行驱动的伺服驱动装置2和布设在所述机床本体上的控制系统3，所述伺服驱动装置2通过传动装置与电动执行机构1进行传动连接且其安装在所述机床本体上，所述控制系统3包括按照预先设计的加工方案控制电动执行机构1对加工件进行加工的控制器3-1、存储器3-5、参数设置单元3-2、显示器3-3和对伺服驱动装置2的相关工作参数进行实时检测的工作参数检测单元3-4，所述参数设置单元3-2、显示器3-3和工作参数检测单元3-4均与控制器3-1相接。同时，本发明还包括加工方案内部调整系统4和加工方案外部调整系统5。所述加工方案内部调整系统4包括对电动执行机构1的运动轨迹进行实时跟踪的轨迹跟踪控制器4-2、与轨迹跟踪控制器4-2相接且对电动执行机构1的运动位置进行实时检测的位置检测单元4-1、对轨迹跟踪控制器4-2所记录的运动轨迹信号与主控制器1-1向伺服驱动装置2发出的控制信号进行对比分析的比较控制器4-3和根据比较控制器4-3的对比分析结果得出应对预先设计的加工方案进行调整的内部调整方案并将所述内部调整方案同步传送至主控制器1-1以对当前加工方案进行同步更新的自动调整控制器一4-4，比较控制器4-3分别与轨迹跟踪控制器4-2和控制器3-1相接，自动调整控制器一4-4分别与比较控制器4-3和控制器3-1相接。所述加工方案外部调整系统5包括对通过参数设置单元3-2所输入的外部调整方案进行自动识读的自动识读模块5-1和自动识读模块5-1识读出的外部调整方案同步传送至控制器3-1以对当前加工方案进行同步更新的自动调整控制器二5-2，所述自动识读模块5-1与自动调整控制器二5-2相接，且自动调整控制器二5-2与控制器3-1相接。

本实施例中，所述控制系统3还包括与控制器3-1相接的无线通信模块一3-6，所述控制器3-1通过无线通信模块一3-6与上位监控机6进行双向通信。另外，所述控制系统3还包括与控制器3-1相接的无线通信模块二3-7，所述控制器3-1通过无线通信模块二3-7与用户手机7进行双向通信。

本实施例中，所述参数设置单元3-2和显示器3-3集成为触摸式显示屏。

实际使用过程中，轨迹跟踪控制器4-2对电动执行机构1的运动轨迹进行实时跟踪，并通过比较控制器4-3对轨迹跟踪控制器4-2所跟踪并记录的运动轨迹信号与控制器3-1向伺服驱动装置2发出的控制信号进行对比分析，当二者间存在偏差信号时，比较控制器4-3将分析得出的偏差信息同步传送至自动调整控制器一4-4，自动调整控制器一4-4经内部分析处理并相应得出应对预先设计的加工方案进行调整的内部调整方案并将所述内部调整方案同步传送至控制器3-1，控制器3-1再将预先设计的加工方案自动调整为所述内部调整方案并相应对当前的加工方案进行同步更新，随后控制器3-1按照更新后的加工方案对伺服驱动装置2进行控制。实际使用过程中，所述加工方案内部调整系统4实时对数控机床的加工方案进行自动调整与更新。

当需要人为对预先设计的加工方案进行调整时，则启动加工方案外部调整系统5，首先通过参数设置单元3-2输入更改后的外部调整方案，之后通过自动识读模块5-1对所输入的外部调整方案进行自动识读并将识读出的外部调整方案同步传送至控制器3-1，控制器3-1再将预先设计的加工方案自动调整为所述外部调整方案并相应对当前的加工方案进行同步更新，随后控制器3-1按照更新后的加工方案对伺服驱动装置2进行控制，因而使用起来非常方便。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (4)

1.一种新型直线控制数控机床，包括机床本体、安装在所述机床本体上的电动执行机构(1)、对电动执行机构(1)进行驱动的伺服驱动装置(2)和布设在所述机床本体上的控制系统(3)，所述伺服驱动装置(2)通过传动装置与电动执行机构(1)进行传动连接且其安装在所述机床本体上，所述控制系统(3)包括按照预先设计的加工方案控制电动执行机构(1)对加工件进行加工的控制器(3-1)、存储器(3-5)、参数设置单元(3-2)、显示器(3-3)和对伺服驱动装置(2)的相关工作参数进行实时检测的工作参数检测单元(3-4)，所述参数设置单元(3-2)、显示器(3-3)和工作参数检测单元(3-4)均与控制器(3-1)相接，其特征在于：还包括加工方案内部调整系统(4)和加工方案外部调整系统(5)；所述加工方案内部调整系统(4)包括对电动执行机构(1)的运动轨迹进行实时跟踪的轨迹跟踪控制器(4-2)、与轨迹跟踪控制器(4-2)相接且对电动执行机构(1)的运动位置进行实时检测的位置检测单元(4-1)、对轨迹跟踪控制器(4-2)所记录的运动轨迹信号与主控制器(1-1)向伺服驱动装置(2)发出的控制信号进行对比分析的比较控制器(4-3)和根据比较控制器(4-3)的对比分析结果得出应对预先设计的加工方案进行调整的内部调整方案并将所述内部调整方案同步传送至主控制器(1-1)以对当前加工方案进行同步更新的自动调整控制器一(4-4)，比较控制器(4-3)分别与轨迹跟踪控制器(4-2)和控制器(3-1)相接，自动调整控制器一(4-4)分别与比较控制器(4-3)和控制器(3-1)相接；所述加工方案外部调整系统(5)包括对通过参数设置单元(3-2)所输入的外部调整方案进行自动识读的自动识读模块(5-1)和自动识读模块(5-1)识读出的外部调整方案同步传送至控制器(3-1)以对当前加工方案进行同步更新的自动调整控制器二(5-2)，所述自动识读模块(5-1)与自动调整控制器二(5-2)相接，且自动调整控制器二(5-2)与控制器(3-1)相接。

2.按照权利要求1所述的一种新型直线控制数控机床，其特征在于：所述控制系统(3)还包括与控制器(3-1)相接的无线通信模块一(3-6)，所述控制器(3-1)通过无线通信模块一(3-6)与上位监控机(6)进行双向通信。

3.按照权利要求1所述的一种新型直线控制数控机床，其特征在于：所述控制系统(3)还包括与控制器(3-1)相接的无线通信模块二(3-7)，所述控制器(3-1)通过无线通信模块二(3-7)与用户手机(7)进行双向通信。

4.按照权利要求1、2或3所述的一种新型直线控制数控机床，其特征在于：所述参数设置单元(3-2)和显示器(3-3)集成为触摸式显示屏。

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