CN102789202A - 兼容多种工业cnc编程格式与加工操作的数控系统 - Google Patents

Abstract

本发明“兼容多种工业CNC编程格式与加工操作的数控系统”，涉及机电一体化和先进制造技术领域，由一种工业CNC系统外加工业控制计算机、触摸显示屏、I/O接口板卡、逻辑编码板卡、共用机床操作面板和数控编程与执行软件包通过系统总线进行数据交换并与数控机床连接进行扩展控制形成一种新的数控系统，实现兼容多种工业CNC系统的编程格式与实际加工操作，主要应用于大中专技职校数控专业教学和实训，大幅度降低数控专业教学的投入，增加学生动手练习的机会，为学生入门并进一步掌握工业生产型数控机床奠定基础，使学校在有限资金的情况下实现多工位数控机床教学与实训成为可能，为工科院校大量培养机械加工企业急需的高技能的编程与操作人员创造低成本、高效能的教学条件。

Description

兼容多种工业CNC编程格式与加工操作的数控系统

技术领域

本发明涉及机电一体化和先进制造技术领域，由一种工业CNC系统、工业控制计算机、液晶触摸显示屏、I/O接口板卡、逻辑编码板卡、共用机床操作面板和数控编程与执行软件包通过系统总线进行数据交换并与数控机床连接进行控制实现兼容多种工业CNC系统基本编程格式与实际加工操作的数控系统，主要应用于大中专技职校数控专业教学和实训，大幅度降低数控专业教学的投入，增加学生动手练习的机会，为学生入门并进一步掌握工业生产型数控机床奠定基础，使学校在资金有限的情况下实现多工位数控机床教学与实训成为可能，为工科院校大量培养机械加工企业急需的高技能的编程与操作人员创造低成本、高效能的教学条件。

背景技术

目前，中国成为世界加工制造业的中心，数控机床已经成为该行业主要的加工设备和技术手段。一台数控机床是由机床母机和CNC控制系统(俗称“CNC系统”或“数控系统”)两大部分构成，由CNC系统按照一定的编程格式和操作规范控制机床母机实现金属工件的加工和制作。无论是数控车床、铣床还是加工中心，同类机床的机械结构、电器和机械功能部件的设置基本是相同的，不同的是作为控制的CNC系统。目前，国内外生产CNC系统的厂家很多，由此产生了多种多样的CNC系统。这些CNC系统，除了国际标准化协会规定的几十个基本的ISO G代码功能定义一致外，更多的G代码功能的采用以及编程格式和工艺规范定义等都存在着差异，这些差异导致对同样一个工件的NC加工程序只适合于该生产厂家的CNC系统，不能通用于另外一个厂家的CNC系统上。对加工企业来讲，如果同时使用几种CNC系统的数控机床做加工，需要根据不同的CNC系统制作不同的加工编程，增加了麻烦、降低了生产效率；对学校教学而言，则需要购置配备各种厂家的CNC系统，否则，就不能培训与企业直接对接的人才，无形中需要大笔的投资。这一矛盾对职业教育的困扰尤为严重。

目前解决上述矛盾的一种方法是：采用数控编程与操作模拟教学软件。这些教学软件采用多媒体的方法在PC机上模拟各种CNC系统的编程与操作以及虚拟演示数控机床的加工过程，但是，只能在PC机上演示而不能控制真正的数控机床做实际加工，只能作为教学的辅助方法和辅助手段。

近一两年来，一些单位和个人试图解决这一问题，或者不成功，或者距离真正的CNC系统的效果相差甚远。

发明内容

本发明为解决上述公知技术与实际市场需要之间存在的矛盾提供一种技术解决方案，即：制作一种CNC系统，既可以反映不同的多种CNC系统的编程格式和操作特点，又可以控制机床做实质意义上的数控加工，首先满足工科院校数控专业的教学需要。

本发明所采取的技术解决方案是：采用一种带有网络功能的工业CNC系统，外加工业控制计算机、触摸显示屏、I/O接口板卡、逻辑编码板卡、共用机床操作面板等搭建一个新的平台，和数控编程与执行软件包通过系统总线进行数据交换并与数控机床连接进行控制实现兼容多种工业CNC系统的编程格式与实际加工操作，如：车床的盘轴类、铣床的内外廓、加工中心的多刀具的二轴、三轴以及四轴联动加工等。

附图说明

图1是本发明制成成品后外观形式的立体示意图

图2是本发明其中的液晶触摸显示屏面部示意图

图3是本发明其中的一种工业CNC系统面部示意图

图4是本发明其中的共用机床操作面板的示意图

图5是本发明其中的I/O接口板卡的示意图

图6是本发明其中的逻辑编码板卡的示意图

图7是本发明的组成结构和原理框图

图1中：1CNC系统机箱、2液晶触摸显示屏、3一种工业CNC系统、4共用机床操作面板5PC键盘抽斗、6系统电源开关、7减震底脚

(除上述裸露于外部的部件外，机箱内安装有图7中的1、5、6等部件以及数据总线)

图4中：1电源开关及电源状态显示区、2机床状态显示区、3零点状态显示区、4机床急停开关、5行程轴手动控制区、6加工模式选择旋钮、7主轴控制按键区、8快速倍率选择按键区、9辅助功能选择按键区、10主轴速度倍率选择旋钮、11进给倍率选择旋钮

图7中：1工业计算机主机、2液晶触摸显示屏、3一种工业CNC系统、4共用机床操作面板、5I/O接口电路板卡、6逻辑编码板卡、7通用PC键盘、8通用鼠标、9数控车床或铣床图7中各部件功能分述于下：

1.用于整个系统的数据处理、运行CNC数控编程与操作执行软件包，还可用作CAD/CAM自动编程软件生成的程序用于本系统；

2.用于显示各种不同的工业CNC系统的人工编辑和运行操作界面，其中包括程序的编辑、修改和存储，刀具和机床参数，静态和动态坐标值，机床工作状态等，人工触摸软按键信号通过计算机主机处理，屏显信号来自于计算机主机；

3.除了用于一种主要的工业CNC系统(带网络接口功能)的编程与操作外，其它组件通过该系统的网络接口进行数据交换以及通过该系统的I/O接口实现其它CNC编程格式和工艺规范对数控机床的运行和加工实施控制；

4.共用于多种CNC系统机床加工的条件选择和状态显示、操作和电源安全保护(参看图4中的1～11)，其信号输出到I/O接口板5和逻辑编码板6做逻辑处理和转换；

5.一方面用于采集整理来自共用机床操作面板4的信号，一方面通过USB接口与计算机主机进行数据交换，将人工请求指令和通过逻辑编码板卡6转来的信号转送到计算机主机进行数据处理；

6.将来自共用机床操作面板5的部分信号进行逻辑规划处理；

7.用于计算机的通用键盘功能；

8.用于计算机的通用鼠标功能；

9.通过I/O数据总线与工业CNC系统连接实现多种CNC编程格式控制下的数控加工功能。

具体实施方法

为进一步了解本发明的内容、特点、功能及制作实施，兹举以下实施例详细说明如下：

1.用2mm厚冷轧板制作机箱(参看图1)，用静电喷涂方法进行表面处理，底面安装4个减震底脚以保证数控系统平稳工作；

2.参照图1安装液晶触摸显示屏、工业CNC系统、共用机床操作面板、电源开关等部件；

3.将图7中的1和5、6号板卡以及电源电路板安装到机箱内适当的位置，用数据总线将计算机主机、触摸屏、CNC系统、电路板卡按照图7的电路原理连接起来，再将图7中的7、8连接到计算机主机上；

4.将计算机通上电源，用发明人提供的数控编程和操作软件包安装到计算机主机，进行软件运行；

5.软件运行正常后关掉电源，再用I/O总线将数控机床与工业CNC系统连接起来，检查无误后，整机上电，按照界面提示进行相关CNC系统的选择，进入某一系统后，即可按照该系统的编程格式和加工操作方式控制数控机床的编程和加工。

采用以上方法制作的新CNC系统，即可实现兼容多种工业CNC系统的编程格式和加工操作。特别声明的是：为该CNC系统提供的软件包是发明人利用多种工业CNC系统输出的“.txt”格式的工件加工程序文件结合研究每种系统的编程格式和工艺规范的大量实验数据研发制作并且建立在扩展的硬件平台上实现兼容效果的，并且，新形成的CNC系统输出的“.txt”工件编程文件也可输出到原工业CNC系统兼容使用。

Claims (5)

1.兼容多种工业CNC系统编程格式与加工操作的数控系统，其特征在于：由某一种工业CNC系统、工业控制计算机、液晶触摸显示屏、I/O接口板卡、逻辑编码板卡、共用机床操作面板和数控编程与执行软件包通过系统总线进行数据交换并与数控机床连接进行控制实现兼容多种工业CNC系统基本编程格式与实际加工操作的技术解决方案。

2.根据权利要求1所述的兼容多种工业CNC系统编程格式与加工操作的数控系统，其特征在于：采用了某一种工业CNC系统的网络接口同外加的工业控制计算机、液晶触摸显示屏、I/O接口板卡、逻辑编码板卡、共用机床操作面板搭建了一个新的硬件平台实现了超出该CNC系统本身的功能。

3.根据权利要求1所述的兼容多种工业CNC系统编程格式与加工操作的数控系统，其特征在于：采用了一个带有USB接口的I/O接口板卡同计算机主机进行数据交换。

4.根据权利要求1所述的兼容多种工业CNC系统编程格式与加工操作的数控系统，其特征在于：采用了一个逻辑编码板卡处理部分人工请求信号。

5.根据权利要求1所述的兼容多种工业CNC系统编程格式与加工操作的数控系统，其特征在于：采用了一个对各种工业CNC系统的数控机床都适用的共用机床操作面板。

Images