CN107134211A

CN107134211A - 教学型模块化多轴数控铣床

Info

Publication number: CN107134211A
Application number: CN201610106264.4A
Authority: CN
Inventors: 赵巍; 王宽
Original assignee: Tianjin University of Technology
Current assignee: Tianjin University of Technology
Priority date: 2016-02-26
Filing date: 2016-02-26
Publication date: 2017-09-05

Abstract

本发明涉及一种教学型多轴模块化数控铣床，其特点是：X、Y、Z三轴由步进电机通过弹性联轴器和滚珠螺旋传动传递动力，由精密线性导轨进行导向；龙门梁上安装XZ轴十字滑台，主轴直流电机与Z轴刚性连接；底座上有Y轴工作台,其上可分别安装台虎钳、A轴旋转、AC轴摇篮模块，从而拥有多轴数控铣床的机械运动功能；利用Mach3开放式数控系统控制卡可分别实现对多轴数控铣床机械运动的控制。本发明结构简单，可以通过各模块的安装、调试，快速制成三轴、四轴或五轴数控铣床；有助于学生深入地认识、学习机床的组成、结构及原理，帮助学生建立起精度、系统的意识，锻炼动手动脑的能力，提高教学质量和效率。

Description

教学型模块化多轴数控铣床

技术领域

本发明属于教学用具的技术领域，具体涉及了一种可以自由配置三轴、四轴、五轴数控铣床的模块化多轴数控铣床。

背景技术

近年来，数控机床因为自动化程度较高，被广泛的应用到了各个行业中，数控人才的需求也不断增大，各地许多职业院校都开办了数控专业班，但生产型设备体积大、价格高，用于教学是一种极大的资源浪费，而且生产型数控机床为了保持其精度，密封严格，很难让学生了解到机床的结构及工作原理，特别是对于多轴数控机床。目前，大多数职业院校的教学设备很难适应数控技术教学的需要。为了加深学生对多轴数控铣床的了解，同时培养学生动手动脑和增强学生的创造性思维能力，一种教学型模块化多轴数控铣床能够满足教学需求。

发明内容

本发明涉及一种教学型多轴模块化数控铣床,结构简单、价格便宜能够实现三轴、四轴、五轴数控铣床之间的转换，满足教学需求。

本发明的功能是这样实现的：教学型多轴模块化数控铣床，包括龙门梁、底座、步进电机、主轴直流电机、台虎钳模块、A轴旋转模块、AC轴摇篮模块、Mach3开放式数控系统运动控制卡、步进电机驱动器、PWM调速器、XZ轴十字滑台、弹性联轴器。其特点是：X、Y、Z三轴由步进电机通过弹性联轴器和滚珠螺旋传动传递动力，由精密线性导轨进行导向;龙门梁上安装XZ轴十字滑台，主轴直流电机与Z轴刚性连接；底座上有Y轴工作台,其上可分别安装台虎钳、A轴旋转、AC轴摇篮模块，从而拥有多轴数控铣床的机械运动功能； Mach3运动控制卡通过接收电脑的NC程序和微动开关的信号经过步进电机驱动器处理实现本设计需要的最多五个轴联动的控制;直流主轴电机通过PWM调速器进行无级调速、换向。

本发明通过在Y轴工作台上配置台虎钳模块，并在Mach3控制卡（12）上接入X轴、Y轴、Z轴步进电机实现三轴数控铣床的功能；通过在Y轴工作台上配置A轴旋转模块，并在Mach3控制卡上接入X轴、Y轴、Z轴、A轴步进电机实现四轴数控铣床的功能；通过在Y轴工作台上配置AC轴摇篮模块，并在Mach3控制卡上接入X轴、Y轴、Z轴、A轴、C轴步进电机实现五轴数控铣床的功能。

本发明结构简单，体积小，多轴模块化设计方便学生对多轴数控铣床的了解，多轴机床的自由配置和控制系统的调试锻炼学生动手动脑的能力，因此本实用新型在教学上很有实用性。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。

附图说明：

图1是本发明主体的主视图；

图2是图1的左视图；

图3是图1的俯视图；

图4是本发明的台虎钳模块；

图5是本发明的A轴旋转模块；

图6是本发明的AC轴摇篮模块；

图7是本发明的Mach3控制卡线路连接图；

图8是本发明主轴直流电机控制线路图。

图中：1-底板，2-龙门梁，3-主轴直流电机，4-弹性联轴器，5-步进电机，6-XZ轴十字滑台6-1-X轴工作台，6-2-Z轴工作台，7-Y轴工作台，8-线性导轨，9-台虎钳模块，10-A轴旋转模块，10-1-三爪卡盘，11-AC轴摇篮模块，11-1A轴摇篮，11-2C轴旋转模块，12-Mach3运动控制卡，13-24V直流电源，14-步进电机驱动器，15-微动开关，16-PWM调速器，16-1-PWM转速旋钮,16-2-PWM转向旋钮。

具体实施方式：

如图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，一种教学型多轴模块化数控铣床的机械部分床身包括底座（1）和龙门梁（2）；底座（1）上有Y轴工作台（7），Y轴工作台（7）的动力由步进电机（5）提供，步进电机（5）与滚珠螺旋装置通过弹性联轴器（5）相连，Y轴工作台（7）由线性导轨（8）导向；Y轴工作台（7）配置台虎钳模块（9）可拥有三轴数控铣床的运动功能；Y轴工作台（7）上配置A轴旋转模块（10）可拥有四轴数控铣床的运动功能；Y轴工作台（7）上配置AC轴摇篮模块（11）可拥有五轴数控铣床的运动功能；龙门梁（2）上配置XZ轴十字滑台（6），XZ轴十字滑台（6）通过X轴工作台（6-1）与龙门梁（2）固连和Z轴工作台（6-2）固定在X轴工作台（6-1）上形成的,直流电机（3）固定在Z轴工作台上，通过X轴、Z轴的联动实现主轴电机在XZ平面的运动。

如图7所示为本发明控制系统的线路连接图，开放式数控系统Mach3运动控制卡（12）为整个控制系统的核心， Mach3运动控制卡（12）通过接收电脑的NC程序转化的脉冲信号和微动开关（15）的控制信号经过步进电机驱动器（14）处理实现本设计需要的最多五个轴联动的控制。如图8所示为主轴直流电机控制线路图，主轴直流电机（3）固定在Z轴工作台（6-2）上，铣刀通过与电机钳夹具与主轴直流电机（3）相连；直流电机（3）由PWM调速器（16）进行控制。

本发明的特别之处在于将开放式数控系统Mach3运动控制卡和可自由配置的模块化多轴数控工作台联系在一起，实现了资源的有效利用，方便教学，利于培养学生动手动脑的能力，可大大提高教学质量和教学效率。

Claims

1.一种教学型多轴模块化数控铣床，床身包括底座（1）和龙门梁（2）；所述底座（1）上有Y轴工作台（7），所述Y轴工作台（7）的动力由步进电机（5）提供，所述的步进电机（5）与滚珠螺旋装置通过弹性联轴器（5）相连，Y轴工作台（7）由线性导轨（8）导向；所述的Y轴工作台（7）配置不同的模块可拥有三轴铣床、四轴铣床、五轴铣床等多轴铣床的运动功能；所述龙门梁（2）上配置XZ轴十字滑台（6），所述的XZ轴十字滑台（6）通过X轴工作台（6-1）与龙门梁（2）固连和Z轴工作台（6-2）固定在X轴工作台（6-1）上形成的；主轴直流电机（3）固定在Z轴工作台（6-2）上，铣刀通过与电机钳夹具与主轴直流电机（3）相连；所述的直流电机（3）由PWM调速器（16）进行控制；Mach3运动控制卡（12）通过接收电脑的NC程序和微动开关（15）的信号经过步进电机驱动器（14）处理实现本设计需要的最多五个轴联动的控制。

2.根据权利要求1所述的数控铣床，其特征是：所述Mach3运动控制卡为开放式数控系统运动控制卡，型号为Ver3.4，最多可实现六轴联动。

3.根据权利要求1所述的数控铣床，其特征是：所述的PWM调速器型号为DCTS-5A型，可以无级控制步进电机的转速，可以控制步进电机正转、反转、停止等功能。

4.根据权利要求1所述的数控铣床，其特征是：所述的三轴数控铣床，需在Y轴工作台（7）上配置台虎钳模块（9），并在Mach3控制卡（12）上接入X轴、Y轴、Z轴步进电机。

5.根据权利要求1所述的数控铣床，其特征是：所述的四轴数控铣床，需在Y轴工作台（7）上配置A轴旋转模块（10），并在Mach3控制卡（12）上接入X轴、Y轴、Z轴、A轴步进电机，所述的A轴旋转模块（10）由步进电机（5）刚性连接提供旋转动力。

6.根据权利要求1所述的数控铣床，其特征是：所述的五轴数控铣床，需在Y轴工作台（7）上配置AC轴摇篮模块（11），并在Mach3控制卡（12）上接入X轴、Y轴、Z轴、A轴、C轴步进电机，所述的AC轴摇篮模块，A轴摇篮（11-1）与步进电机（5）刚性连接传递动力，C轴旋转轴与步进电机通过同步带连接传递动力。