CN106094727A - 一种数控机床控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种数控机床控制系统及方法，包括：加工程序系统、伺服驱动系统、机床主体和智能化辅助系统，以及对加工程序系统、伺服驱动系统、机床主体和智能化辅助系统进行控制的数控装置；通过所述智能化辅助系统的设置，大大提高了现有数控车床的加工精度，降低了操作人员的劳动强度；本发明具备加工零件一次成品率高的有点，大大提高了整体的加工效率，并适当的降低了用工成本；基于安全使用的考虑，独特的设计了证书认真开启的操作模式，大大提高了数控车床的整体安全系数，避免了非操作人员的误操作或人为因素的主关破坏带来的不可预料的损失。

Description

一种数控机床控制系统及方法

技术领域

本发明专利涉及一种数控机床技术领域，尤其是一种数控机床控制系统及方法，该系统采用科学、优化的设计理念，结构简单，操作容易，造价较低，能够很好的解决现有数控机床智能化程度不高、加工精度不高以及不具备安全打开操作的不足。

背景技术

数控机床是数字控制机床(Computer numerical control machine tools)的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床，该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，用代码化的数字表示，通过信息载体输入数控装置，经运算处理由数控装置发出各种控制信号，控制机床的动作，按图纸要求的形状和尺寸，自动地将零件加工出来。数控机床较好地解决了复杂、精密、小批量、多品种的零件加工问题，是一种柔性的、高效能的自动化机床，代表了现代机床控制技术的发展方向，是一种典型的机电一体化产品；数控机床工作时，不需要工人直接去操作机床，要对数控机床进行控制，必须编制加工程序，零件加工程序中，包括机床上刀具和工件的相对运动轨迹、工艺参数(进给量主轴转速等)和辅助运动等。将零件加工程序用一定的格式和代码，存储在一种程序载体上，如穿孔纸带、盒式磁带、软磁盘等，通过数控机床的输入装置，将程序信息输入到CNC单元；

但是现有技术中，数控机床的功能过于单一，不具备丰富的智能化、简便化的操作要求，而且任何人都能通过钥匙开关打开数控车床，安全使用性较低，在其加工的零件产品当中，有相当一部分因为一次成品率不足，需要频繁的返工，大大降低了实际生产的效率，浪费能源和人力资源。

发明内容

本发明的目的是，提供一种数控机床控制系统及方法，该系统通过优化、科学的设计方法，具有优良的加工精度，大大提高了操作时的加工精度和一次成品率，还同时具备较高的安全等级，简易的操作界面以及较优的性价比；

为解决上述技术问题，本发明提供一种数控机床控制系统及方法，其中：

一种数控机床控制系统，包括：加工程序系统、伺服驱动系统、机床主体和智能化辅助系统，以及对加工程序系统、伺服驱动系统、机床主体和智能化辅助系统进行控制的数控装置；

进一步的，所述加工程序系统用于实现数字化自动控制的需要，不需要机工像过去那样直接去操作机床，只要对加工程序系统输入必要的加工程序指令即可；包括机床上刀具和工件的相对运动轨迹、工艺参数(进给量主轴转速等)和辅助运动等，将零件加工程序用一定的格式和代码，存储在一种程序载体上，如穿孔纸带、盒式磁带、硬盘、随机RAM等，通过数控机床的数控装置，将程序信息输入到加工程序系统中的CNC单元内；

进一步的，所述伺服驱动系统用于实现数控机床的进给伺服控制和主轴伺服控制，伺服系统的作用是把接受来自数控装置的指令信息，经功率放大、整形处理后，转换成机床执行部件的直线位移或角位移运动；测量元件将数控机床各坐标轴的实际位移值检测出来并经反馈系统输入到机床的数控装置中，数控装置对反馈回来的实际位移值与指令值进行比较，并向伺服系统输出达到设定值所需的位移量指令；

所述伺服驱动系统包括：驱动装置和执行机构两部分；

作为一种举例说明，所述驱动装置包括：主轴驱动单元、进给驱动单元以及主轴伺服电动机、进给伺服电动机；

作为一种应用举例说明，所述驱动装置为：步进电动机、直流伺服电动机和交流伺服电动机中的一种；

进一步的，所述机床主体包括：床身、底座、立柱、横梁、滑座、工作台、主轴箱、进给机构、刀架以及自动换刀装置；

所述机床主体是在数控机床上自动地完成各种切削加工的机械结构部分；

作为一种应用举例说明，所述床身包含有可打开关闭的加工工作窗，用于保护操作工人；

进一步的，所述机床主体下方设置有振动吸收装置，可以大幅度的吸收振动产生的能量，减少机床主体因振动过大造成的加工精度上的损害以及噪音引起的次生灾害；

进一步的，所述机床主体内部设置有零件加工喷射管，用于零件加工时喷射防锈液，同时起到降温保护的作用；

作为一种应用举例说明，所述喷射管设置有吸水泵，可以通过外接引管直接从防锈液桶中吸入，降低人工倒入时的劳作强度；

进一步的，所述智能化辅助系统包括：安全认证开启模块、零件加工验收模块以及零件加工程序记忆存储调用模块；

所述安全认证开启模块包括：安全识别装置以及数据库记忆存储系统，出于安全打开数控机床的设计理念，只有通过公司认证的，具备国家操作资格的数控机床操作人员，方能打开数控机床；

作为一种应用举例说明，所述安全认证开启模块通过安全识别装置扫描上岗人员工作证件，同时通过面部识别系统，将两组数据与数据库记忆存储系统进行比对，符合后方能打开数控机床，不符合的发出不符合提示音，超过三次认证失败，锁定数控机床，由管理员通过后台设置的管理程序重新启动认证；

所述零件加工验收模块包括：零件扫描装置和逻辑运算对比模块，通过零件扫描装置的设定，对加工好的零件做尺寸扫描，并与预先设定的加工尺寸进行对比，通过逻辑运算对比模块分析的结果，进行相应的微调加工处理；

作为一种应用举例说明，零件扫描装置采用激光测距仪、红外线测试仪、全景象探测仪、形成开关测定仪等测定方式中的一种或者组合；

设计所述零件加工验收模块后，在数控车床完成一个零件加工后，能够达到一次开盖的成品率提高至99.98％的以上；

进一步的，所述零件加工程序记忆存储调用模块采用程序可存储记忆的单元设置格式，可以将多个零件的加工程序预先设定至该模块上，加工时通过选择所述零件加工程序记忆存储调用模块上的单元格式设定名称，选择合适的零件加工程序进行操作，方便、实用；

进一步的，所述数控装置包括：输入单元、处理单元和输出单元；作用在于使整个系统协调地进行工作；

作为一种举例说明，所述输入单元根据程序载体的不同，相应设置亦不同；

所述输入单元包括：键盘输入单元、磁盘输入单元、CAD/CAM系统直接通信方式输入单元和连接上级计算机的DNC(直接数控)输入单元等多种单元；

作为一种应用举例说明，本发明优选手写输入屏幕式输入单元，该单元可以通过输入笔、手指等输入方式，通过屏幕键盘或者T型图等的直接划线输入数据；

作为一种举例说明，所述处理单元用于完成插补运算前的准备工作，处理并控制所述加工程序系统、伺服驱动系统、机床主体和智能化辅助系统；

作为一种举例说明，所述输出单元与伺服驱动系统电连接，输出单元根据处理单元的命令接受相应的数据输出脉冲，并把它送到各坐标的伺服驱动系统，经过功率放大等操作后，控制数控机床按规定要求加工零件；

一种数控机床控制方法，包括如下步骤：

步骤一、通过考核，采集并记录上岗操作人员工作证件和面部特征信息，录入安全认证开启模块中；

步骤二、当需要启动数控机床时，扫描上岗人员工作证件，同时通过面部识别系统，将两组数据与数据库记忆存储系统进行比对，符合后方能打开数控机床，不符合的发出不符合提示音；

步骤三、向加工程序系统输入相应的零部件加工程序，同时自动备案至加工程序记忆存储调用模块，对相应的调用模块输入相应的零件加工名称，方便今后的查询调用；

步骤四、完成步骤三后，数控装置自动向零件加工验收模块输入具体零件加工后的尺寸数据；

步骤五、开启数控车，通过输入单元输入相应的加工指令后，所述数控床加工完毕，此时零件加工验收模块完成进一步的微调加工操作，达到较高的一次性开窗成品率；

步骤六、取出加工零部件，换下一个零件加工制作，重复步骤一至步骤五；

本发明的有益效果：

1.本发明采用科学、优化的方法设计，大大提高了现有数控车床的加工精度，降低了操作人员的劳动强度；

2.本发明具备加工零件一次成品率高的有点，大大提高了整体的加工效率，并适当的降低了用工成本；

3.基于安全使用的考虑，独特的设计了证书认真开启的操作模式，大大提高了数控车床的整体安全系数，避免了非操作人员的误操作或人为因素的主关破坏带来的不可预料的损失；

附图说明

图1是本发明一种数控机床控制方法之工作流程示意图

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明。

参照图1所示，一种数控机床控制系统，包括：加工程序系统、伺服驱动系统、机床主体和智能化辅助系统，以及对加工程序系统、伺服驱动系统、机床主体和智能化辅助系统进行控制的数控装置；

进一步的，所述加工程序系统用于实现数字化自动控制的需要，不需要机工像过去那样直接去操作机床，只要对加工程序系统输入必要的加工程序指令即可；包括机床上刀具和工件的相对运动轨迹、工艺参数(进给量主轴转速等)和辅助运动等，将零件加工程序用一定的格式和代码，存储在一种程序载体上，如穿孔纸带、盒式磁带、硬盘、随机RAM等，通过数控机床的数控装置，将程序信息输入到加工程序系统中的CNC单元内；

进一步的，所述伺服驱动系统用于实现数控机床的进给伺服控制和主轴伺服控制，伺服系统的作用是把接受来自数控装置的指令信息，经功率放大、整形处理后，转换成机床执行部件的直线位移或角位移运动；测量元件将数控机床各坐标轴的实际位移值检测出来并经反馈系统输入到机床的数控装置中，数控装置对反馈回来的实际位移值与指令值进行比较，并向伺服系统输出达到设定值所需的位移量指令；

所述伺服驱动系统包括：驱动装置和执行机构两部分；

作为一种举例说明，所述驱动装置包括：主轴驱动单元、进给驱动单元以及主轴伺服电动机、进给伺服电动机；

作为一种应用举例说明，所述驱动装置为：步进电动机、直流伺服电动机和交流伺服电动机中的一种；

进一步的，所述机床主体包括：床身、底座、立柱、横梁、滑座、工作台、主轴箱、进给机构、刀架以及自动换刀装置；

所述机床主体是在数控机床上自动地完成各种切削加工的机械结构部分；

作为一种应用举例说明，所述床身包含有可打开关闭的加工工作窗，用于保护操作工人；

进一步的，所述机床主体下方设置有振动吸收装置，可以大幅度的吸收振动产生的能量，减少机床主体因振动过大造成的加工精度上的损害以及噪音引起的次生灾害；

进一步的，所述机床主体内部设置有零件加工喷射管，用于零件加工时喷射防锈液，同时起到降温保护的作用；

作为一种应用举例说明，所述喷射管设置有吸水泵，可以通过外接引管直接从防锈液桶中吸入，降低人工倒入时的劳作强度；

进一步的，所述智能化辅助系统包括：安全认证开启模块、零件加工验收模块以及零件加工程序记忆存储调用模块；

所述安全认证开启模块包括：安全识别装置以及数据库记忆存储系统，出于安全打开数控机床的设计理念，只有通过公司认证的，具备国家操作资格的数控机床操作人员，方能打开数控机床；

作为一种应用举例说明，所述安全认证开启模块通过安全识别装置扫描上岗人员工作证件，同时通过面部识别系统，将两组数据与数据库记忆存储系统进行比对，符合后方能打开数控机床，不符合的发出不符合提示音，超过三次认证失败，锁定数控机床，由管理员通过后台设置的管理程序重新启动认证；

所述零件加工验收模块包括：零件扫描装置和逻辑运算对比模块，通过零件扫描装置的设定，对加工好的零件做尺寸扫描，并与预先设定的加工尺寸进行对比，通过逻辑运算对比模块分析的结果，进行相应的微调加工处理；

作为一种应用举例说明，零件扫描装置采用激光测距仪、红外线测试仪、全景象探测仪、形成开关测定仪等测定方式中的一种或者组合；

设计所述零件加工验收模块后，在数控车床完成一个零件加工后，能够达到一次开盖的成品率提高至99.98％的以上；

进一步的，所述零件加工程序记忆存储调用模块采用程序可存储记忆的单元设置格式，可以将多个零件的加工程序预先设定至该模块上，加工时通过选择所述零件加工程序记忆存储调用模块上的单元格式设定名称，选择合适的零件加工程序进行操作，方便、实用；

进一步的，所述数控装置包括：输入单元、处理单元和输出单元；作用在于使整个系统协调地进行工作；

作为一种举例说明，所述输入单元根据程序载体的不同，相应设置亦不同；

所述输入单元包括：键盘输入单元、磁盘输入单元、CAD/CAM系统直接通信方式输入单元和连接上级计算机的DNC(直接数控)输入单元等多种单元；

作为一种应用举例说明，本发明优选手写输入屏幕式输入单元，该单元可以通过输入笔、手指等输入方式，通过屏幕键盘或者T型图等的直接划线输入数据；

作为一种举例说明，所述处理单元用于完成插补运算前的准备工作，处理并控制所述加工程序系统、伺服驱动系统、机床主体和智能化辅助系统；

作为一种举例说明，所述输出单元与伺服驱动系统电连接，输出单元根据处理单元的命令接受相应的数据输出脉冲，并把它送到各坐标的伺服驱动系统，经过功率放大等操作后，控制数控机床按规定要求加工零件；

一种数控机床控制方法，包括如下技术步骤：

步骤一、通过考核，采集并记录上岗操作人员工作证件和面部特征信息，录入安全认证开启模块中；

步骤二、当需要启动数控机床时，扫描上岗人员工作证件，同时通过面部识别系统，将两组数据与数据库记忆存储系统进行比对，符合后方能打开数控机床，不符合的发出不符合提示音；

步骤三、向加工程序系统输入相应的零部件加工程序，同时自动备案至加工程序记忆存储调用模块，对相应的调用模块输入相应的零件加工名称，方便今后的查询调用；

步骤四、完成步骤三后，数控装置自动向零件加工验收模块输入具体零件加工后的尺寸数据；

步骤五、开启数控车，通过输入单元输入相应的加工指令后，所述数控床加工完毕，此时零件加工验收模块完成进一步的微调加工操作，达到较高的一次性开窗成品率；

步骤六、取出加工零部件，换下一个零件加工制作，重复步骤一至步骤五；

本发明采用科学、优化的方法设计，大大提高了现有数控车床的加工精度，降低了操作人员的劳动强度；本发明具备加工零件一次成品率高的有点，大大提高了整体的加工效率，并适当的降低了用工成本；基于安全使用的考虑，独特的设计了证书认真开启的操作模式，大大提高了数控车床的整体安全系数，避免了非操作人员的误操作或人为因素的主关破坏带来的不可预料的损失；

以上所述的仅为本发明的优选实施例，所应理解的是，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的思想和原则之内所做的任何修改、等同替换等等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种数控机床控制系统，包括：加工程序系统、伺服驱动系统、机床主体和智能化辅助系统，以及对加工程序系统、伺服驱动系统、机床主体和智能化辅助系统进行控制的数控装置；

所述加工程序系统用于实现数字化自动控制的需要，将零件加工程序用一定的格式和代码，存储在一种程序载体上，如穿孔纸带、盒式磁带、硬盘、随机RAM等，通过数控机床的数控装置，将程序信息输入到加工程序系统中的CNC单元内；

所述伺服驱动系统用于实现数控机床的进给伺服控制和主轴伺服控制，伺服系统的作用是把接受来自数控装置的指令信息，经功率放大、整形处理后，转换成机床执行部件的直线位移或角位移运动；测量元件将数控机床各坐标轴的实际位移值检测出来并经反馈系统输入到机床的数控装置中，数控装置对反馈回来的实际位移值与指令值进行比较，并向伺服系统输出达到设定值所需的位移量指令；

所述伺服驱动系统包括：驱动装置和执行机构两部分；

所述驱动装置包括：主轴驱动单元、进给驱动单元以及主轴伺服电动机、进给伺服电动机；

所述机床主体包括：床身、底座、立柱、横梁、滑座、工作台、主轴箱、进给机构、刀架以及自动换刀装置；

所述机床主体是在数控机床上自动地完成各种切削加工的机械结构部分；

所述数控装置包括：输入单元、处理单元和输出单元，用于整个系统协调地进行工作；

所述输入单元包括：键盘输入单元、磁盘输入单元、CAD/CAM系统直接通信方式输入单元和连接上级计算机的DNC(直接数控)输入单元；

所述处理单元用于完成插补运算前的准备工作，处理并控制所述加工程序系统、伺服驱动系统、机床主体和智能化辅助系统；

所述输出单元与伺服驱动系统电连接，输出单元根据处理单元的命令接受相应的数据输出脉冲，并把它送到各坐标的伺服驱动系统，经过功率放大等操作后，控制数控机床按规定要求加工零件；

其特征在于，还包括：智能化辅助系统，该系统包括：安全认证开启模块、零件加工验收模块以及零件加工程序记忆存储调用模块；

所述安全认证开启模块包括：安全识别装置以及数据库记忆存储系统；

所述零件加工验收模块包括：零件扫描装置和逻辑运算对比模块，通过零件扫描装置的设定，对加工好的零件做尺寸扫描，并与预先设定的加工尺寸进行对比，通过逻辑运算对比模块分析的结果，进行相应的微调加工处理；

所述零件加工程序记忆存储调用模块采用程序可存储记忆的单元设置格式，可以将多个零件的加工程序预先设定至该模块上。

2.根据权利要求1所述的一种数控机床控制系统，其特征在于，所述输入单元为手写输入屏幕式输入单元。

3.根据权利要求1所述的一种数控机床控制系统，其特征在于，所述床身包含有可打开关闭的加工工作窗，用于保护操作工人。

4.根据权利要求1所述的一种数控机床控制系统，其特征在于，所述机床主体下方设置有振动吸收装置。

5.根据权利要求1所述的一种数控机床控制系统，其特征在于，所述机床主体内部设置有零件加工喷射管，用于零件加工时喷射防锈液，同时起到降温保护的作用。

6.根据权利要求1所述的一种数控机床控制系统，其特征在于，所述喷射管设置有吸水泵，可以通过外接引管直接从防锈液桶中吸入。

7.根据权利要求1所述的一种数控机床控制系统，其特征在于，所述零件扫描装置采用激光测距仪、红外线测试仪、全景象探测仪、形成开关测定仪中的一种或者组合。

8.根据权利要求1所述的一种数控机床控制系统，其特征在于，所述驱动装置为：步进电动机、直流伺服电动机和交流伺服电动机中的一种。

9.一种数控机床控制方法，其特征在于，包括如下技术步骤：

步骤一、通过考核，采集并记录上岗操作人员工作证件和面部特征信息，录入安全认证开启模块中；

步骤二、当需要启动数控机床时，扫描上岗人员工作证件，同时通过面部识别系统，将两组数据与数据库记忆存储系统进行比对，符合后方能打开数控机床，不符合的发出不符合提示音；

步骤三、向加工程序系统输入相应的零部件加工程序，同时自动备案至加工程序记忆存储调用模块，对相应的调用模块输入相应的零件加工名称，方便今后的查询调用；

步骤四、完成步骤三后，数控装置自动向零件加工验收模块输入具体零件加工后的尺寸数据；

步骤五、开启数控车，通过输入单元输入相应的加工指令后，所述数控床加工完毕，此时零件加工验收模块完成进一步的微调加工操作，达到较高的一次性开窗成品率；

步骤六、取出加工零部件，换下一个零件加工制作，重复步骤一至步骤五。