CN106425864A - 一种成型砂轮修形控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种成型砂轮修形控制系统，该系统包括PC平台、运动控制平台和硬件平台。其中，PC平台负责管理参数及数据的处理，获取并处理反馈信号，监控运动控制平台的运行状况，PC平台与运动控制平台通过各自的通信模块进行数据交换；运动控制平台，负责接收来自PC平台的指令，它需要将这种信号转化为能够驱动伺服电机的控制信号，让其完成伺服控制、路径规划等任务；硬件平台负责完成工件的物理加工以及加工过程中的辅助功能和检测功能。采用本发明不仅实现成型砂轮修形的智能化，提高工作的质量和效率的目的，还通过模块化的系统设计，降低了模块之间的耦合性，便于二次开发，降低了成本。

Description

一种成型砂轮修形控制系统
技术领域
本发明属于数控系统领域，尤其是涉及一种成型砂轮修形控制系统。
背景技术
成型磨削作为磨削工艺中的一种重要加工方法，一直受到人们的广泛关注，特别是近些年来，新兴技术如材料学、控制工程、制造工艺、运动控制技术等的不断发展，推动了新的磨削技术的发展。传统的磨削方式，一般需要多道工序加工才能达到加工要求。由于成型砂轮种类众多，修形方法也各不相同，采用人工修形不但效率低下，而且很难保证精度，而采用在磨床上配置修形器，产品改进或换型时，需要重新设计和制造母靠模型和工作靠模，需要配备大量各种不同的修形器，这显然提高了企业的加工成本，降低了生产效率，而且产品的加工质量差和加工效率低。目前，从我国广大工具制造企业面临的情况来看，企业原有的机床老化，大量能耗高、效率低、加工功能单一，而且加工方式处于手动、半自动化阶段的工具磨床闲置，不能发挥其应有效用，造成资源浪费。而且，随着数控技术逐渐普及和成熟，成型砂轮修形技术的发展已不仅限于精密化和硬磨料方向，而是逐步迈进智能化和数控化。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是实现磨床加工控制自动化、智能化，提高工具加工质量和效率。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种成型砂轮修形控制系统，其特征在于，包括PC平台、运动控制平台、硬件平台。
PC平台：用于管理参数及数据的处理，获取并处理反馈信号，监控运动控制平台的运行状况。
运动控制平台：用于读取PC平台的运动控制指令，并将指令转化为控制信号，从而控制硬件平台完成工作。
硬件平台：用于完成工件的物理加工以及加工过程中的检测功能。
其中，所述PC平台包括：外部接口模块、接收模块、数据处理模块、通信模块。外部接口模块：用于与外部设备进行连接；接收模块：用于接收输入的工件加工基本参数、砂轮及滚轮参数、砂轮轨迹，和接收硬件平台检测到的反馈信息；数据处理模块：用于将输入的参数进行数据计算，并翻译成运动控制指令，对数据存储；通信模块：用于通过标准通讯协议与运动控制平台进行数据交换。
所述运动控制平台包括通信模块、读取模块、伺服驱动控制接口模块、I/O接口及接口电路模块，与PC平台通过通信模块连接。通信模块：用于通过标准通讯协议与PC平台进行数据交换；读取模块：用于读取从PC平台传输的运动控制指令以及读取硬件平台检测到的反馈信号；I/O接口及接口控制电路模块：用于按照控制信号完成对硬件平台中辅助设备的逻辑控制；伺服驱动控制接口模块：用于与硬件平台上的伺服驱动器的连接，并通过控制信号完成对伺服驱动器的控制。
所述硬件平台包括伺服驱动器、与伺服驱动器相连的伺服电机、检测元件。伺服驱动器：与运动控制平台的伺服驱动控制接口模块连接，将来自运动控制平台的脉冲信号放大后送入伺服电机；伺服电机：用于执行伺服驱动器发送的控制信号，带动刀具按照设置的参数和轨迹完成加工；检测元件：与I/O接口及接口控制电路模块相连，用于完成信号的检测，并通过运动控制平台发送到PC平台。
进一步地，所述检测元件为定位检测元件，用于检测工作轴的位置，并将位置信息通过I/O接口模块反馈到PC平台。
进一步地，所述硬件平台还包括辅助设备，该辅助设备与I/O接口及接口控制电路模块相连，用于完成辅助功能。
进一步地，所述辅助设备还包括液压泵、冷却液泵。
本发明提供的成型砂轮修形控制系统，通过模块化的系统设计，降低了模块之间的耦合性，便于模块的移植、替换和升级；通过输入轨迹曲线，不需要根据不同的加工需求制作靠模；当砂轮磨损后，控制系统根据参数设计完成滚轮对砂轮的修形；通过PC平台实现了人机交互，操作简便、开放性好；通过轨迹算法，对参数进行计算处理，实现了修形精度高、效率高。
附图说明
图1是本发明的系统结构示意图。
具体实施方式
本发明所要解决的技术问题是实现成型砂轮修形的智能化，提高工作的质量和效率的目的。
为了更好地理解本发明的技术方案，下面结合说明书附图以及具体实施方式详细说明该技术方案。
图1是本发明的系统结构示意图，该系统包括三个平台，即PC平台、运动控制平台、硬件平台。
PC平台实现了人机交互功能，包括外部接口模块、接收模块、数据处理模块、通信模块。PC平台负责管理参数及数据的处理，获取并处理反馈信号，监控运动控制平台的运行状况。PC平台与运动控制平台通过各自的通信模块进行数据交换，通信模块采用标准通信协议负责在加工过程中PC平台与运动控制平台进行实时通信，并接收反馈以做出补偿指令。
运动控制平台包括通信模块、读取模块、伺服驱动控制接口模块、I/O接口及接口电路模块，负责接收来自PC平台的指令，它需要将这种信号转化为能够驱动伺服电机的控制信号，让其完成伺服控制、路径规划等任务；还要接收硬件平台反馈的检测信息，它需要将反馈的检测信息传输到PC平台。
硬件平台负责完成工件的物理加工以及加工过程中的辅助功能和检测功能，包括伺服驱动器、与伺服驱动器相连的伺服电机、检测元件，还可以包括辅助设备。
具体实施方式如下：用户通过PC平台提供的人机交互功能，如外部接口模块与鼠标、键盘等外部设备进行连接，便于用户的输入参数。接收模块负责接收用户输入各种参数，包括工件加工基本参数（如法向模数、齿数、法向压力角、顶圆直径、分圆直径等）、速度参数（如各轴速度限制、自由运动速度、加减速过程参数等）、砂轮及滚轮参数（如砂轮直径、砂轮厚度、滚轮高度补偿等），还可以通过CAD工作站规划修形轨迹并自动生成NC代码，这些参数与实际加工息息相关，是用户调整较多的参数。用户输入的零件参数和NC代码需要数据处理模块翻译成能够被运动控制平台识别的运动控制指令，并保存数据，并通过通信模块将运动控制指令发送到运动控制平台，以实现运动控制及加工。
运动控制平台中的读取模块读取通过通信模块传输的运动控制指令，并发送到I/O接口及接口控制电路模块和伺服驱动控制接口模块，按照控制指令完成对硬件平台的控制。
其中，与运动控制平台上的伺服驱动控制接口模块相连的伺服驱动器，将脉冲信号放到后送入伺服电机，伺服电机执行控制信号，带动刀具按照设定的参数和轨迹曲线完成工件加工。检测元件和辅助设备按照I/O接口及接口控制电路模块的逻辑控制，完成检测功能和辅助功能。
检测元件将检测到的信息，如位置信号通过I/O接口模块发送到运动控制平台，并被读取模块接收，通过通信模块将检测信息反馈到PC平台；接收模块接收到反馈的检测信息，完成对其补偿指令，监测运动控制平台的状态。
优选地，检测元件为定位检测元件，检测工作轴的位置，并将检测的位置信息通过I/O接口模块反馈到PC平台。
优选地，辅助设备可以包括液压泵、冷却液泵，通过I/O接口及接口控制电路模块的逻辑控制完成辅助功能。
采用本发明提供的一种成型砂轮修形控制系统，能够通过模块化的系统设计，降低了模块之间的耦合性，便于模块的移植、替换和升级；通过输入轨迹曲线，不需要根据不同的加工需求制作靠模；当砂轮磨损后，控制系统根据参数设计完成滚轮对砂轮的修形；通过PC平台实现了人机交互，操作简便、开放性好；通过轨迹算法，对参数进行计算处理，实现了修形精度高、效率高。
本发明并不局限于上述实施方式，本领域技术人员在本发明技术构思的启发下，在不脱离发明内容的基础上，还可以对上述成型砂轮修形控制系统做出各种改进，这仍然落在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种成型砂轮修形控制系统，其特征在于，包括：
PC平台：用于管理参数及数据的处理，获取并处理反馈信号，监控运动控制平台的运行状况；
运动控制平台：用于读取PC平台的运动控制指令，并将指令转化为控制信号，从而控制硬件平台完成工作；
硬件平台：用于完成工件的物理加工以及加工过程中检测功能；
其中，所述PC平台包括：外部接口模块、接收模块、数据处理模块、通信模块；
外部接口模块：用于与外部设备进行连接；
接收模块：用于接收输入的工件加工基本参数、砂轮及滚轮参数、砂轮轨迹，和接收硬件平台反馈的检测信息；
数据处理模块：用于将输入的参数进行数据计算，并翻译成运动控制指令，对数据进行存储；
通信模块：用于通过标准通讯协议与运动控制平台进行数据交换；
所述运动控制平台包括通信模块、读取模块、伺服驱动控制接口模块、I/O接口及接口电路模块，与PC平台通过通信模块连接；
通信模块：用于通过标准通讯协议与PC平台进行数据交换；
读取模块：用于读取从PC平台传输的运动控制指令以及读取硬件平台检测到的反馈信号；
I/O接口及接口控制电路模块：用于按照控制信号完成对硬件平台中辅助设备的逻辑控制；
伺服驱动控制接口模块：用于与硬件平台上的伺服驱动器的连接，并通过控制信号完成对伺服驱动器的控制；
所述硬件平台包括伺服驱动器、与伺服驱动器相连的伺服电机、检测元件；
伺服驱动器：与运动控制平台的伺服驱动控制接口模块连接，将来自运动控制平台的脉冲信号放大后送入伺服电机；
伺服电机：用于执行伺服驱动器发送的控制信号，带动刀具按照设置的参数和轨迹完成加工；
检测元件：与I/O接口及接口控制电路模块相连，用于完成信号的检测，并通过运动控制平台发送到PC平台。
2.根据权利要求1所述的一种成型砂轮修形控制系统，其特征在于，所述检测元件为定位检测元件，用于检测工作轴的位置，并将位置信息通过I/O接口模块反馈到PC平台。
3.根据权利要求1所述的一种成型砂轮修形控制系统，其特征在于，所述硬件平台还包括辅助设备，该辅助设备与I/O接口及接口控制电路模块相连，用于完成辅助功能。
4.根据权利要求3所述的一种成型砂轮修形控制系统，其特征在于，所述辅助设备还包括液压泵、冷却液泵。
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