CN108415375B - 一种用于多主轴加工的电子凸轮控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于机电一体化技术领域，提供一种用于多主轴加工的电子凸轮控制方法，通过利用不同的电子凸轮表，控制从动轴以不同的电子凸轮曲线追随主动轴运动。该方法通过数据处理模块将零件的CAD模型分区处理生成电子凸轮表，通过电子凸轮表生成电子凸轮曲线，并根据主动轴和从动轴实时位置信息发送运动控制指令；通过伺服驱动模块接收运动控制指令，并驱动主动轴和从动轴运动；通过位置反馈模检测主动轴和从动轴的实时位置信息，实现闭环控制。本发明能够实现多主轴同时加工，解决现有单主轴加工效率低、模式单一以及多主轴加工运动控制困难等问题。

Description

一种用于多主轴加工的电子凸轮控制方法

技术领域

本发明属于机电一体化技术领域，涉及一种用于多主轴加工的电子凸轮控制方法。

背景技术

电子凸轮是模拟机械凸轮的一种智能控制器，它利用位置传感器将位置信息反馈给处理单元，由处理单元将接收到的位置信号进行解码、运算处理，并按设定要求在指定位置将电平信号进行设置并输出。电子凸轮可以应用在汽车制造、冶金、机械加工、纺织、印刷、食品包装、水利水电等各个领域。

传统的数控加工只有一个主轴，加工模式单一且加工效率低。如今的数控加工已向高速、高精度方向发展，为了同时加工零件的不同轮廓或批量加工相同零件，进而衍生出多主轴数控机床。针对复杂的或大量的零件加工，有着既省时又省力的高工作效率。

发明内容

针对现有技术中单主轴加工效率低、模式单一以及多主轴加工运动控制困难等问题，本发明提供一种用于多主轴加工的运动控制方法。通过利用不同的电子凸轮表，控制从动轴以不同的电子凸轮曲线追随主动轴运动，实现多主轴同时加工。

为了达到上述目的，本发明的技术方案为：

一种用于多主轴加工的电子凸轮控制方法，该电子凸轮控制方法基于电子凸轮控制系统实现，所述的电子凸轮控制系统包括数据处理模块、电子凸轮控制模块、位置反馈模块以及伺服驱动模块。

所述的数据处理模块根据导入的零件CAD模型，生成不同加工区域的电子凸轮表。所述的电子凸轮控制模块与数据处理模块连接，根据电子凸轮表生成电子凸轮曲线，并发送运动控制指令。所述伺服驱动模块与电子凸轮控制模块连接，用于接收运动控制指令，并驱动主动轴与从动轴运动。所述的位置反馈模块与伺服驱动模块连接，用于检测主动轴与从动轴实时位置信息，并与电子凸轮控制模块连接，将主动轴与从动轴实时位置信息传输至电子凸轮控制模块，实现闭环控制。所述的电子凸轮控制系统还包括存储模块，存储模块用于按加工周期存储电子凸轮曲线。

所述电子凸轮控制模块包括运动控制器，运动控制器根据电子凸轮曲线及主动轴与从动轴的实时位置信息，发送运动控制指令。所述运动控制器包括运动控制卡、可编程逻辑控制器等；所述运动控制指令类型包括脉冲。

所述的伺服驱动模块包括伺服驱动器、伺服电机，一个主动轴、N个从动轴，主轴及主轴刀具，其中，主轴安装在从动轴上，主轴刀具安装在主轴上，主动轴和从动轴的位置关系根据电子凸轮曲线确定。伺服驱动器用于接收运动控制指令并驱动所述伺服电机运动；所述的伺服驱动器包括主动轴伺服驱动器和从动轴伺服驱动器；所述伺服电机包括主动轴伺服电机和从动轴伺服电机；所述主动轴与从动轴的机械传动结构包括滚珠丝杆、齿轮齿条等。

所述位置反馈模块包括主动轴位置传感器和从动轴位置传感器，用于采集所述主动轴与从动轴位置信息；所述主动轴位置传感器和从动轴位置传感器包括光栅尺和编码器等。

一种用于多主轴加工的电子凸轮控制方法，基于多主轴加工装置实现，多主轴加工装置包括运动控制器、主动轴、从动轴、主轴、主轴刀具、伺服驱动器、伺服电机及位置传感器，包括以下步骤：

步骤(a)：获取零件CAD模型。

步骤(b)：将零件CAD模型导入数据处理模块中，根据多主轴加工装置中主轴刀具数量N(N不小于2)、主轴间距对零件CAD模型进行分区处理；根据主轴刀具直径及刀具进给量得到具体的加工周期次数；按加工周期及分区后的零件CAD模型生成电子凸轮表。

步骤(c)：将电子凸轮表导入电子凸轮控制模块中，由电子凸轮控制模块的运动控制器生成电子凸轮曲线，每一个加工周期都对应有N个电子凸轮表和电子凸轮曲线；采用存储模块按每个加工周期存储电子凸轮曲线。

步骤(d)：主动轴位置传感器检测主动轴位置信息，从动轴位置传感器检测从动轴位置信息；将位置信息通过位置反馈模块反馈至电子凸轮控制模块中的运动控制器，并通过运动控制器设定主动轴的速度。

步骤(e)：运动控制器根据所在加工周期内主动轴的速度和位置信息发送运动控制指令至伺服驱动模块中的主动轴伺服驱动器，主动轴伺服驱动器驱动主动轴伺服电机并带动主动轴运动；运动控制器根据所在加工周期内电子凸轮曲线及位置信息发送运动控制指令至伺服驱动模块中的从动轴伺服驱动器，从动轴伺服驱动器驱动从动轴伺服电机并带动从动轴运动。

步骤(g)：重复步骤(d)～(e)，至此加工周期结束，。

步骤(h)：调整从动轴加工位置，进入下一个加工周期，重复步骤(d)～(g)，至全部加工周期结束，即整个零件加工结束。

本发明的一种用于多主轴加工的电子凸轮控制方法，利用电子凸轮的特点控制多主轴同时加工，不仅大大提高了机械加工效率，而且解决了多主轴加工方法结构复杂、运动控制困难等问题。

附图说明

图1是本发明的工作原理示意图。

图2是本发明实施例的结构示意图。

图3是本发明实施例的流程示意图。

图4是本发明实施例的电子凸轮曲线示意图。

图中：1零件CAD模型；2数据处理模块；3电子凸轮控制模块；4位置反馈模块；5伺服驱动模块；6主动轴；7横轴；8第一从动轴；9第二从动轴；10涂料样块；11主轴刀具；12电子凸轮曲线；13电子凸轮曲线。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，下面以加工“涂料样块”为例，对本发明进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供了一种用于多主轴加工的电子凸轮控制方法，图1是本发明的工作原理示意图。该方法包括零件CAD模型1、数据处理模块2、电子凸轮控制模块3、位置反馈模块4以及伺服驱动模块5，除此之外还包括存储模块6。

如图2所示，是本发明实施例的结构示意图。该结构包括主动轴6、横轴7、第一从动轴8、第二从动轴9、“涂料样块”10、主轴刀具11。

在本实施例中，零件CAD模型1为“涂料样块”CAD模型，数据格式为IGS；“涂料样块”10的长度为600mm，宽度为600mm，高度为300mm；主轴刀具11为平头铣刀，刀具间距为300mm，刀具直径为3mm，刀具进给量为3mm；数据处理模块2生成第一从动轴8的电子凸轮表及第二从动轴9的电子凸轮表；电子凸轮控制模块3生成第一从动轴8的电子凸轮曲线12及第二从动轴9的电子凸轮曲线13；电子凸轮控制模块3中包括可编程控制器。

在本实施例中，主动轴6、第一从动轴8、第二从动轴9中均内置光栅尺；伺服驱动模块5中包括主动轴6的伺服驱动器、第一从动轴8的伺服驱动器、第二从动轴9的伺服驱动器、主动轴6的伺服电机、第一从动轴8的伺服电机及第二从动轴9的伺服电机。

如图3所示，在本实施例中包括以下步骤：

步骤S31：获取“涂料样块”CAD模型。

步骤S32：将“涂料样块”CAD模型导入到数据处理模块2中，并将其分为两个宽度为300mm的加工区域，并且得到加工周期为100次；每个加工周期按照两个加工区域处理得到第一从动轴8的电子凸轮表及第二从动轴9的电子凸轮表。

步骤S33：将上述电子凸轮表导入到电子凸轮控制模块3中，生成每个加工周期的电子凸轮曲线12及电子凸轮曲线13；上述存储模块6按加工周期存储电子凸轮曲线12及电子凸轮曲线13。

步骤S34：光栅尺检测主动轴6、第一从动轴8及第二从动轴9的位置信息；将位置信息通过位置反馈模块4反馈至电子凸轮控制模块3中的可编程控制器，并通过可编程控制器设定主动轴的速度为50mm/s。

步骤S35：可编程控制器根据所在加工周期内主动轴6的速度和位置信息发送脉冲至伺服驱动模块5中的主动轴6的伺服驱动器，主动轴6的伺服驱动器驱动主动轴6的伺服电机并带动主动轴6运动；可编程控制器根据所在加工周期内的电子凸轮曲线12、电子凸轮曲线13及位置信息发送脉冲至伺服驱动模块5中的第一从动轴8及第二从动轴9的伺服驱动器，第一从动轴8的伺服驱动器驱动第一从动轴8的伺服电机并带动第一从动轴8运动，第二从动轴9的伺服驱动器驱动第二从动轴9的伺服电机并带动第二从动轴9运动。

步骤S36：重复上述步骤S34～S35，至所在加工周期结束。

步骤S37：第一从动轴8和第二从动轴9沿横轴7方向步进3mm，进入下一个加工周期，重复上述步骤S34～S36，至全部加工周期结束，即整个“涂料样块”10加工结束。

如图4所示，是本实施例第50加工周期的电子凸轮曲线12及电子凸轮曲线13示意图。从图中可以看出，根据本发明的方法，利用电子凸轮的特点控制两个主轴同时加工，不仅大大提高了机械加工效率，而且解决了多主轴加工方法结构复杂、运动控制困难等问题。

以上所揭，仅为本发明所提供的较佳实施例，并非用以限制本发明实施例的范围，凡本技术领域内的相关技艺者根据本发明所为的均等变化，皆应属本发明所涵盖的范围。

Claims (1)

1.一种用于多主轴加工的电子凸轮控制方法，其特征在于，该电子凸轮控制方法基于多主轴加工装置实现，包括以下步骤：

步骤(a)：获取零件CAD模型；

步骤(b)：将零件CAD模型导入数据处理模块中，根据多主轴加工装置中主轴刀具数量N、主轴间距对零件CAD模型进行分区处理，所述的N不小于2；根据主轴刀具直径及刀具进给量得到具体的加工周期次数；按加工周期及分区后的零件CAD模型生成电子凸轮表；所述的数据处理模块根据导入的零件CAD模型，生成不同加工区域的电子凸轮表；

步骤(c)：将电子凸轮表导入电子凸轮控制模块中，由电子凸轮控制模块的运动控制器生成电子凸轮曲线，每一个加工周期都对应有N个电子凸轮表和电子凸轮曲线；采用存储模块按每个加工周期存储电子凸轮曲线；所述的电子凸轮控制模块与数据处理模块连接，根据电子凸轮表生成电子凸轮曲线，并发送运动控制指令；

步骤(d)：主动轴位置传感器、从动轴位置传感器分别检测主动轴、从动轴位置信息，并将位置信息通过位置反馈模块反馈至电子凸轮控制模块中的运动控制器，并通过运动控制器设定主动轴速度；所述的位置反馈模块与伺服驱动模块连接，并与电子凸轮控制模块连接，将主动轴与从动轴实时位置信息传输至电子凸轮控制模块，实现闭环控制；所述的伺服驱动模块包括伺服驱动器、伺服电机，一个主动轴、N个从动轴，主轴、主轴刀具，其中，主轴安装在从动轴上，主轴刀具安装在主轴上，主动轴和从动轴的位置关系根据电子凸轮曲线确定；

步骤(e)：运动控制器根据所在加工周期内主动轴的速度和位置信息发送运动控制指令至伺服驱动模块中的主动轴伺服驱动器，主动轴伺服驱动器驱动主动轴伺服电机并带动主动轴运动；运动控制器根据所在加工周期内电子凸轮曲线及位置信息发送运动控制指令至伺服驱动模块中的从动轴伺服驱动器，从动轴伺服驱动器驱动从动轴伺服电机并带动从动轴运动；

步骤(g)：重复步骤(d)～(e)，至此加工周期结束，；

步骤(h)：调整从动轴加工位置，进入下一个加工周期，重复步骤(d)～(g)，至全部加工周期结束，即整个零件加工结束。