CN103567466A - 车床控制系统 - Google Patents

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Abstract

一种车床控制系统，其用于加工具有3D曲面的工件，所述车床控制系统包括输入模组、控制模组、车刀及工作台，所述控制模组与所述输入模组电性相连。所述车床控制系统还包括分别与所述控制模组电性相连的进给模组、第一滑动模组、第二滑动模组及旋转驱动模组，所述车刀与所述进给模组相连，所述第一滑动模组用于驱动所述进给模组沿第一方向滑动，所述第二滑动模组用于驱动所述进给模组沿与第一方向垂直的第二方向滑动，所述旋转驱动模组用于驱动所述工作台旋转以带动所述工件旋转，所述进给模组能够驱动所述车刀沿与第一方向及第二方向均垂直的第三方向作往复运动。所述车床控制系统能够加工出表面光洁度较高的3D曲面。

Description

车床控制系统
技术领域
本发明涉及一种切削设备控制系统，尤其涉及一种用于3D曲面加工的车床控制系统。
背景技术
现有机床加工技术中，具有3D曲面的工件通常由铣床加工而成。由于铣刀铣削过程中，相邻的不同切削刃依次切削工件，不可避免地于切削面上形成不连续切削，从而于工件的加工表面上留下刀痕，加工表面较为粗糙，光洁度较低，在工件的后续加工中需要对加工表面进行研磨、抛光等以去除刀痕，增加了工件的加工时间及加工成本。
发明内容
鉴于上述内容，有必要提供一种能够加工出光洁度较高的3D曲面的车床控制系统。
一种车床控制系统，其用于加工具有3D曲面的工件，所述车床控制系统包括输入模组、控制模组、车刀及工作台，所述控制模组与所述输入模组电性相连。所述车床控制系统还包括分别与所述控制模组电性相连的进给模组、第一滑动模组、第二滑动模组及旋转驱动模组，所述车刀与所述进给模组相连，所述第一滑动模组用于驱动所述进给模组沿第一方向滑动，所述第二滑动模组用于驱动所述进给模组沿与第一方向垂直的第二方向滑动，所述旋转驱动模组用于驱动所述工作台旋转以带动所述工件旋转，所述进给模组能够驱动所述车刀沿与第一方向及第二方向均垂直的第三方向作往复运动。
所述车床控制系统的进给模组能够沿第一方向及第二方向滑动，同时，所述进给模组能够驱动所述车刀沿第三方向高速往复运动以加工出表面光洁度较高的3D曲面。
附图说明
图1所示为本发明实施方式的车床的立体示意图。
图2所示为本发明实施方式的车床控制系统。
图3所示为本发明实施方式的车床控制系统用于加工的工件的立体剖示图。
图4是加工图3所示工件时，图2所示车床控制系统的车刀的平面轨迹示意图。
主要元件符号说明
车床 100
机台 11
工作台 12、80
第一滑动模组 13、40
第二滑动模组 14、50
进给模组 15、30
旋转驱动模组 16、60
车床控制系统 200
车刀 70
输入模组 10
控制模组 20
运动轨迹 400
起始点 A
终点 O
工件 300
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
请参阅图1和图2，本发明实施方式的车床100用于给工件300进行曲面加工。机床100包括输入模组10（如图2所示）、与所述输入模组10电性连接的控制模组20（如图2所示）、机台11、工作台12、第一滑动模组13、第二滑动模组14、进给模组15及旋转驱动模组16。第一滑动模组13设置于机台11上。工作台12设于第一滑动模组13下方。第二滑动模组14滑动设置于第一滑动模组13上，车刀（图未示）设置于进给模组15上，工件300固定于工作台12上。控制模组20分别与第一滑动模组13、第二滑动模组14、进给模组15及旋转驱动模组16电性相连。旋转驱动模组16驱动工作台12带动工件300旋转，第一滑动模组13驱动第二滑动模组14带动所述车刀沿Y轴方向（第一方向）滑动，第二滑动模组14驱动进给模组15带动所述车刀沿X轴方向（第二方向）滑动，进给模组15带动所述车刀沿Z轴方向（第三方向）往复运动。
请同时参阅图3，本发明实施方式的车床控制系统100用于加工工件300。工件300具有3D曲面301。车床控制系统100包括输入模组10、控制模组20、进给模组30、第一滑动模组40、第二滑动模组50、旋转驱动模组60、车刀70及工作台80。
输入模组10与控制模组20电性相连，输入模组10用于输入进给模组30沿X轴方向、Y轴方向的移动范围及移动速度、车刀70的高速往复运动的频率及距离、工作台80的转速等控制参数。
控制模组20分别与进给模组30、第一滑动模组40、第二滑动模组50及旋转驱动模组60电性相连。控制模组20用于控制进给模组30、第一滑动模组40、第二滑动模组50及旋转驱动模组60。第一滑动模组40用于驱动进给模组30沿Y轴方向移动。第二滑动模组50用于驱动进给模组30沿X轴方向移动。旋转驱动模组60用于驱动工作台80旋转，以控制工件300的转速，工作台80的转速为100-800转/分钟。车刀70与进给模组30上的刀座（图未示）固定相连。进给模组30用于驱动车刀70沿Z轴方向高速往复运动，车刀70沿Z轴方向的高速往复运动的频率为400-3200次/分钟。本发明实施方式中，首先模拟出工件300的3D曲面的表面参数以得出3D曲面的控制参数，通过输入控制参数设定车刀70沿X轴、Y轴方向的移动范围及移动速度、工作台80的转速及车刀70沿Z轴方向的高速往复运动的频率及振幅。车床控制系统100加工的3D曲面的面粗糙度的均值为0.2-1.0微米。
下面以加工图3所示的3D曲面301为例说明本发明的车床控制系统100加工3D曲面的控制过程。
输入工件300的控制参数。经由输入模组10设定进给模组30的Y轴为定值 a；设定进给模组30沿X轴的移动范围为：0到b，移动速率为ν=b/t，其中t为加工时间，工件300从加工开始到工件300加工完毕的过程中，进给模组30沿X轴方向移动的起始位置为工件300的边缘上的一点，进给模组30沿X轴方向移动的终点位置为工件300的3D曲面301的中心点；设定车刀70沿Z轴方向的高速往复运动的频率为f、距离为H；工作台80的转速为r。其中a、b、ν、t及f均为定值，H随着进给模组30沿X轴的移动逐渐变小。本发明实施方式中，工作台80的转速r为600转/分钟，车刀70沿Z轴方向的高速往复运动的频率f为2400次/分钟。
控制模组20控制第一滑动模组40驱动进给模组30沿Y轴方向移动。进给模组30沿Y轴方向滑动至工件300上方，此时车刀70位于工件300上方，且位于工件300的边缘。控制模组20控制第二滑动模组50驱动进给模组30沿X轴方向按照速率ν滑动，控制模组20控制旋转驱动模组60驱动工件300按照转速r旋转，控制模组20控制进给模组30带动车刀70沿Z轴方向按照频率f高速往复运动，且高速往复运动的距离H随着进给模组30沿X轴的移动逐渐变小。
请同时参阅图4，在工件300的加工过程中，车刀70的平面运动轨迹400大致呈螺旋状，车刀70从工件300边缘的一点A按照螺旋状移动轨迹移动至工件300的中心点O以于工件300表面加工出3D曲面301。本发明实施方式中，加工出的工件300的3D曲面301的面粗糙度的均值为0.5微米。
可以理解，本发明的车床控制系统100可以通过控制车刀70沿Z轴的高速往复运动的频率f及距离H随时间的变化关系以加工出具有不同形状的3D曲面。
可以理解，本发明的车床控制系统100可以设定X轴的参数为定值，加工工件300时，车刀70沿Y轴移动的同时沿Z轴方向高速往复运动。
本发明的车床控制系统100的进给模组30带动车刀70沿X轴方向或Y轴方向滑动的同时，进给模组30带动车刀70沿Z轴方向高速往复运动，使得车刀70沿螺旋状移动轨迹移动，以实现车刀70对工件300的连续车削，从而加工出表面光洁度高的3D曲面。
另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围内。

Claims (8)

1.一种车床控制系统，其用于加工具有3D曲面的工件，所述车床控制系统包括输入模组、控制模组、车刀及工作台，所述控制模组与所述输入模组电性相连，其特征在于：所述车床控制系统还包括分别与所述控制模组电性相连的进给模组、第一滑动模组、第二滑动模组及旋转驱动模组，所述车刀与所述进给模组相连，所述第一滑动模组用于驱动所述进给模组沿第一方向滑动，所述第二滑动模组用于驱动所述进给模组沿与第一方向垂直的第二方向滑动，所述旋转驱动模组用于驱动所述工作台旋转以带动所述工件旋转，所述进给模组能够驱动所述车刀沿与第一方向及第二方向均垂直的第三方向作往复运动。
2.如权利要求1所述的车床控制系统，其特征在于：所述车床控制系统经由所述输入模组输入控制参数，所述控制模组根据所述控制参数以控制所述进给模组沿第一方向、第二方向的移动范围及移动速率，控制所述工件的旋转速度及控制所述车刀沿第三方向往复运动的频率及距离。
3.如权利要求2所述的车床控制系统，其特征在于：所述控制模组控制所述进给模组带动所述车刀沿第一方向方向或第二方向移动的同时，所述进给模组带动所述车刀沿第三方向往复运动。
4.如权利要求3所述的车床控制系统，其特征在于：所述车刀沿第三方向的往复运动的距离随所述车刀沿第一方向或第二方向的移动而变化。
5.如权利要求4所述的车床控制系统，其特征在于：所述车刀的移动轨迹在平行于所述工作台的平面上的投影呈螺旋状。
6.如权利要求1所述的车床控制系统，其特征在于：所述工作台的转速为100-800转/分钟，所述沿第三方向往复运动的频率为400-3200次/分钟。
7.如权利要求1所述的车床控制系统，其特征在于：所述第一滑动模组与所述进给模组电性相连，所述第一滑动模组用于控制所述进给模组沿第一方向滑动。
8.如权利要求1所述的车床控制系统，其特征在于：所述第二滑动模组与所述进给模组电性相连，所述第二滑动模组用于控制所述进给模组沿第二方向滑动。
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