CN107486741A - 一种扳手加工机床控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种扳手加工机床控制系统，包括机床本体、加工头、控制装置、液压回转工作台和安装在液压回转工作台上的液压动力夹具；其中，所述控制装置包括中央处理模块、伺服进给系统、主轴系统、与所述中央处理模块连接的液压动力夹具油缸电磁阀、与所述中央处理模块连接的液压回转工作台电磁阀；其中，所述伺服进给系统包括与所述中央处理模块连接的伺服驱动模块、与所述伺服驱动模块连接的用于驱动所述加工头前后移动的伺服电机。本发明采用高效中央处理模块对扳手加工机床进行自动控制，实现多工位钻铣同时加工，有效提高了生产效率和产品质量。

Description

一种扳手加工机床控制系统

技术领域

本发明涉及机械加工领域，具体地，涉及一种扳手加工机床控制系统。

背景技术

在五金工具中，活扳手是一种使用非常广泛的手工工具。而国内现有的活扳手的制造都是分工序逐道加工。这种制造方法存在着生产效率低，劳动强度大，产品质量不易控制等缺点。且传统的手工操作，用工量大，工序间过渡转换基准多，使积累误差增大，严重影响加工后的配合质量，很难适应高端市场的高品质要求。参见图1，活扳手由扳手体102，活动钳口100，蜗杆101三大部件组成，其中扳手体102作为主体部件，其加工精度直接影响活动扳手品相和使用性能。在现有的生产模式中，通常通过等温模锻将型材加工出扳手体102毛坯，而后通过机械加工各配合表面来最后满足配合表面的加工要求。参见图2，扳手体重要加工表面分别为：固定钳口106、中槽105、大孔104、小孔103。固定钳口106的加工质量，直接影响其与活动钳口100的配合。如固定钳口106加工质量过低，将使固定钳口106与活动钳口100的配合面出现不规整，不平行或断口，同时固定钳口106也是直接与螺栓或螺母直接接触的工作表面，其加工质量将很大层度影响扳手的使用性能。中槽105和大孔104是保证活动钳口100在扳手体102内正常滑动的配合表面，其加工质量直接决定扳手在开合过程中是否卡齿。而小孔103作为蜗杆101中心轴的安装孔，其加工质量也应满足蜗杆101中轴的安装精度要求。而现有的分散式加工生产方式，因物料在工序间进行多次转换，直接制约了生产质量与生产效率的提高。

参见图3，一种扳手加工机床采用八工位回转工作台式生产方式，各工位通过液压动力夹具122同时装夹两个工件，通过工作台的旋转，将工件依次送入各工位加工。其中1号工位111为工件取放工位，用于操作工人或机械手放入待加工工件和取出己加工工件。2号工位112与3号工位113为固定钳口106加工工位。固定钳口106加工采用成型铣刀立式安装横向切削方式进行加工，同时加工出固定钳口的三个加工表面。4号工位114、5号工位115和6号工位116为扳手体大孔104加工工位，其中4号工位114采用暴力钻加工方式，进行大孔的预钻，为5号工位115和6号工位116的加工预制出导向孔。5号工位115和6号工位116则采用常规的高速麻花钻进行加工。7号工位117为扳手体小孔103加工工位，采用水平横向进给方式加工。8号工位118为扳手体中槽105加工工位，扳手体中槽采用片式铣刀横向安装横向进给方式加工。

为实现图3所示扳手加工机床的自动加工，需要一种控制系统来对机床伺服进给系统、主轴系统、液压回转工作台、液压动力夹具进行控制，使其按照扳手体生产工艺要求协调动作，完成扳手体的自动生产加工工作。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种扳手加工机床控制系统，来实现机床伺服进给系统、主轴系统、液压回转工作台、液压动力夹具的精确控制，使其按照扳手体生产工艺要求协调动作，完成扳手体的自动生产加工工作。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种扳手加工机床控制系统，包括机床本体、加工头、控制装置、液压回转工作台和安装在液压回转工作台上的液压动力夹具；

其中，所述控制装置包括中央处理模块、伺服进给系统、主轴系统、与所述中央处理模块连接的液压动力夹具油缸电磁阀、与所述中央处理模块连接的液压回转工作台电磁阀；

其中，所述伺服进给系统包括与所述中央处理模块连接的伺服驱动模块、与所述伺服驱动模块连接的用于驱动所述加工头前后移动的伺服电机；

所述主轴系统包括与所述中央处理模块连接的变频驱动模块、与所述变频驱动模块连接的用于驱动加工头主轴旋转的主轴电机；

所述液压动力夹具油缸电磁阀，用于控制液压动力夹具的液压油路，驱动液压动力夹具张开与夹紧；

所述液压回转工作台电磁阀，用于控制液压回转工作台液压油路，驱动液压回转工作台作等角度回转；

所述伺服进给系统，用于控制所述伺服电机的转速、位置、力矩，驱动所述加工头前后移动，实现切削加工中快进、工进、快退的进给运动；

所述主轴系统，用于控制加工头主轴电机转速，实现加工切削速度的控制；

所述中央处理模块，用于控制伺服进给系统和主轴系统的工作状态和液压动力夹具油缸电磁阀与液压回转工作台电磁阀的通断，并接收伺服进给系统和主轴系统的反馈信号，根据接收的反馈信号调整控制方案。

进一步的，所述扳手加工机床控制系统，还包括安装在加工头进给行程方向上与所述伺服驱动模块连接的前后极限位检测传感器和工作位检测传感器，用于检测加工头进给行程方向上的前后极限位和工作位。

进一步的，所述所述中央处理模块通过控制所述液压动力夹具油缸电磁阀，实现安装在液压回转工作台上的液压动力夹具张开与夹紧。

另一方面，所述伺服驱动模块通过总线与所述中央处理模块相连。

进一步的，所述的扳手加工机床控制系统，还包括与所述中央处理模块连接的人机接口模块，所述人机接口模块用于所述扳手加工机床控制系统的参数设定、控制命令发布、控制过程的动态显示、报警信息显示与处理、数据记录。

别一方面，所述的扳手加工机床控制系统，还包括与所述中央处理模块连接的网络模块，所述网络模块用于接收无线网络控制信号，并将所接收的无线网络控制信号经解密后发送至中央处理模块，实现扳手加工机床控制系统的远程锁定与解锁。

与现在技术相比，本发明能够控制机床按照扳手体生产工艺要求完成扳手体的自动生产加工工作，有效提高了加工质量与产量。

附图说明

图1，为活扳手结构图

图2，为扳手体结构图

图3，为本发明所述扳手加工机床结构图；

图4，为本发明所述扳手加工机床控制系统结构图；

图5，为本发明所述扳手加工机床控制系统流程图；

图6，为本发明所述液压动力夹具液压控制回路图；

图7，为本发明所述液压回转工作台液压控制回路图。

具体实施方式

为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参见图3、图4、图5、图6和图7分别为本发明所述扳手加工机床结构图、所述扳手加工机床控制系统结构图、所述扳手加工机床控制系统流程图、所述液压动力夹具液压控制回路图和所述液压回转工作台液压控制回路图。所述扳手加工机床控制系统包括：机床本体120、加工头123、控制装置、液压回转工作台121、安装在液压回转工作台上的液压动力夹具122；

其中，所述控制装置包括中央处理模块、伺服进给系统、主轴系统、与所述中央处理模块连接的液压动力夹具油缸电磁阀132、与所述中央处理模块连接的液压回转工作台电磁阀130、131；

其中，所述伺服进给系统包括与所述中央处理模块连接的伺服驱动模块、与所述伺服驱动模块连接的用于驱动所述加工头123前后移动的伺服电机；

所述主轴系统包括与所述中央处理模块连接的变频驱动模块、与所述变频驱动模块连接的用于驱动加工头主轴旋转的主轴电机； 其中，

所述液压动力夹具油缸电磁阀132，用于控制液压动力夹具的液压油路，驱动液压动力夹具张开与夹紧；

所述液压回转工作台电磁阀130、132，用于控制液压回转工作台液压油路，驱动液压回转工作台作等角度回转；

所述伺服进给系统，用于控制所述伺服电机的转速、位置、力矩，驱动所述加工头前后移动，实现切削加工中快进、工进、快退的进给运动；

所述主轴系统，用于控制加工头主轴电机转速，实现加工切削速度的控制；

所述中央处理模块，用于控制伺服进给系统和主轴系统的工作状态和液压动力夹具油缸电磁阀与液压回转工作台电磁阀的通断，并接收伺服进给系统和主轴系统的反馈信号，根据接收的反馈信号调整控制方案。

参见图5，为本发明所述的扳手加工机床控制系统流程图。加工过程开始，系统开机自检。如系统异常，则报警提示并进入手动排除系统故障程序。如系统正常则启动各主轴电机，使主轴电机按设定的转速旋转。随后进行初始位检测，判断各加工头123是否处于加工初始位。如初始位判断不成功，则报警提示并进入手动回初始位程序。如初始位判断成功，则通过机械手或人工从1号工位111取出己加工工件，放入待加工工件并夹紧。放入待加工工件后，判断工件是否夹紧。如工件未夹紧，则报警提示，如工件己夹紧，则启动液压动力回转工作台121，旋转一工位并锁紧；并判断液压动力回转工作台121回转是否完成。如未完成，则继续液压动力回转工作台121回转动作。 如液压动力回转工作台121回转工作完成，则启动进给伺服系统，在伺服电机的驱动下各加工头123横向进给进行切削加工，加工完成后退回加工初始位。如各加工头123均己退回加工初始位，则启动液压动力回转工作台121，旋转一工位并锁紧，通过机械手或人工从1号工位111取出己加工工件，放入待加工工件并夹紧。至此，完一个工件的加工。结合上述控制流程，扳手加工机床控制系统对机床的伺服进给系统、主轴系统、液压回转工作台、液压动力夹具进行精确控制，实现扳手体的自动生产加工。

为了更加精确高速的监测加工过程中，在加工头进给行程方向上安装有与所述伺服驱动模块连接的前后极限位检测传感器和工作位检测传感器，用于检测加工头进给行程方向上的前后极限位和工作位。

参见图6，为所述液压动力夹具液压控制回路，所述中央处理模块通过控制所述液压动力夹具油缸电磁阀132的线圈SQL5和SQL6的通断电来实现液压动力夹具张开与合拢。当线圈SQL5得电SQL6失电时，电磁阀132阀芯左移，液压油缸Y3无杆腔进油，推动活塞上移，夹紧工件。同时通过挡块推动接近开关S6来检测工件是否己夹紧。当线圈SQL5失电SQL6得电时，电磁阀132阀芯右移，液压油缸Y3有杆腔进油，推动活塞下移，松开工件。同时通过挡块推动接近开关S5来检测工件是否己松开。

参见图7，为所述液压回转工作台液压控制回路，所述中央处理模块通过控制所述液压回转工作台油缸电磁阀131和130的线圈SQL3、SQL4、 SQL1、SQL2的通断电来实现液压回转工作台的转动和锁紧。当液压回转工作台油缸电磁阀131的线圈SQL4得电SQL3失电时，电磁阀131阀芯左移，液压油缸Y1无杆腔进油，推动活塞右移，驱动液压回转工作台旋转一工位。并通过行程开关S3和S4来检测，液压回转工作台旋转是否完成。当液压回转工作台旋转完成，液压回转工作台油缸电磁阀130的线圈SQL1得电SQL2失电，电磁阀130阀芯左移，液压油缸Y2无杆腔进油，推动活塞上移，锁紧液压回转工作台。并通过行程开关S1和S2来检测液压回转工作台是否己锁紧。通断电来实现液压回转工作台的转位和锁紧。

为了更高效的实现所述伺服进给系统的控制，所述伺服驱动模块通过CAN-open总线与所述中央处理模块相连。

为了方便操作人员对机床的操作，在所述的扳手加工机床控制系统，还安装有中央处理模块连接的人机接口模块，所述人机接口模块用于扳手加工机床控制系统的参数设定、控制命令发布、控制过程的动态显示、报警信息显示与处理、数据记录。

另一方面，为实现所述扳手加工机床的远程控制，所述扳手加工机床控制系统还包括与所述中央处理模块连接的网络模块，所述网络模块用于接收无线网络控制信号，并将所接收的网络控制信号经解密后发送至中央处理模块，中央处理模块根据所接收的网络控制信号实现扳手加工机床锁定与解锁。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细的说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以对其作出种种变化。因此，本发明的保护范围并不仅局限于上述实例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种扳手加工机床控制系统，其特征在于，包括机床本体、加工头、控制装置、液压回转工作台和安装在液压回转工作台上的液压动力夹具；

其中，所述控制装置包括中央处理模块、伺服进给系统、主轴系统、与所述中央处理模块连接的液压动力夹具油缸电磁阀、与所述中央处理模块连接的液压回转工作台电磁阀；其中，

所述伺服进给系统包括与所述中央处理模块连接的伺服驱动模块、与所述伺服驱动模块连接的用于驱动所述加工头前后移动的伺服电机；

所述主轴系统包括与所述中央处理模块连接的变频驱动模块、与所述变频驱动模块连接的用于驱动加工头主轴旋转的主轴电机；

所述液压动力夹具油缸电磁阀，用于控制液压动力夹具的液压油路，驱动液压动力夹具张开与夹紧；

所述液压回转工作台电磁阀，用于控制液压回转工作台液压油路，驱动液压回转工作台作等角度回转；

所述伺服进给系统，用于控制所述伺服电机的转速、位置、力矩，驱动所述加工头前后移动，实现切削加工中快进、工进、快退的进给运动；

所述主轴系统，用于控制各加工头的主轴电机转速，实现加工切削速度的控制；

所述中央处理模块，用于控制伺服进给系统和主轴系统的工作状态和液压动力夹具油缸电磁阀与液压回转工作台电磁阀的通断，并接收伺服进给系统和主轴系统的反馈信号，根据接收的反馈信号调整控制方案。

2.根据权利要求1所述的扳手加工机床控制系统，其特征在于，还包括安装在加工头进给行程方向上与所述伺服驱动模块连接的前后极限位检测传感器和工作位检测传感器，用于检测加工头进给行程方向上的前后极限位和工作位。

3.根据权利要求2所述的扳手加工机床控制系统，其特征在于，所述中央处理模块通过控制所述液压动力夹具油缸电磁阀，实现安装在液压回转工作台上的液压动力夹具张开与夹紧。

4.根据权利要求2所述的扳手加工机床控制系统，其特征在于，所述伺服驱动模块通过总线与所述中央处理模块相连。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的扳手加工机床控制系统，其特征在于，还包括与所述中央处理模块连接的人机接口模块，所述人机接口模块用于所述扳手加工机床控制系统的参数设定、控制命令发布、控制过程的动态显示、报警信息显示与处理、数据记录。

6.根据权利要求1、2、3或4所述的扳手加工机床控制系统，其特征在于，还包括与所述中央处理模块连接的网络模块，所述网络模块用于接收无线网络控制信号，并将所接收的无线网络控制信号经解密后发送至中央处理模块，实现扳手加工机床控制系统的远程锁定与解锁。