CN115922403A - 一种数控机床智能加工控制装置以及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数控机床智能加工控制装置，包括：加工仓、立柱、刀库、主轴箱和主轴，所述立柱设置于加工仓的后侧，所述刀库设置于加工仓的左侧，所述主轴箱可升降地设置于立柱的前侧，所述主轴可旋转地安装于主轴箱的底部，还包括：进给机构，设置于所述立柱的前侧；防护机构，设置于所述加工仓的前侧。该数控机床智能加工控制装置以及控制方法，可以避免刀具与工作台或夹具相撞，导致刀具和机床损坏，并且防护罩开启和关闭过程中运行平稳，且具有防碰撞功能，避免振动影响机床精度，同时避免在防护罩开启时进行高速切削，安全性较高。

Description

一种数控机床智能加工控制装置以及控制方法

技术领域

本发明涉及数控机床技术领域，具体为一种数控机床智能加工控制装置以及控制方法。

背景技术

数控机床是数字控制机床的简称，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；

目前，数控机床由数控装置、床身、主轴箱、进给系统、尾座、液压系统、冷却系统、润滑系统、排屑器等部分组成，进给系统由滑座和工作台组成，使用时，操作者需要通过数控装置操作进行对刀，从而或者工件在机床坐标中的位置，而对刀过程中需要开启防护罩，操作者近距离观察对刀器的工作状态；

现有技术中，对刀等过程需要操作流程需要开启防护罩近距离观察，无法将防护罩自锁，安全性较低，并且操作人员开启或关闭防护罩时，易产生较大振动，从而影响数控机床的精度，此外，在加工过程中，刀具的行动路径由操作人员编程控制，一定概率上，可能由于操作人员的失误，导致刀具与工作台或夹具相撞，导致刀具损坏，设置造成数控机床损坏。

发明内容

本发明的目的在于提供一种数控机床智能加工控制装置以及控制方法，以至少解决现有技术防护罩安全性较低、加工过程容易发生撞车的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种数控机床智能加工控制装置，包括：加工仓、立柱、刀库、主轴箱和主轴，所述立柱设置于加工仓的后侧，所述刀库设置于加工仓的左侧，所述主轴箱可升降地设置于立柱的前侧，所述主轴可旋转地安装于主轴箱的底部，还包括：进给机构，设置于所述立柱的前侧；防护机构，设置于所述加工仓的前侧；操纵面板，设置于所述加工仓的前侧右端，且所述刀库、主轴箱、进给机构和防护机构均与操纵面板电性连接；手轮，通过导线安装于所述操纵面板的底部，且与所述操纵面板电性连接；

目的在于推动待加工零件进行进给，所述进给机构包括：滑座，设置于所述加工仓的前侧，且与所述操纵面板电性连接；工作台，设置于所述滑座的输出端；转台组件，固定安装于所述工作台的顶部，且与所述操纵面板电性连接。

目的在于平滑地加工曲面，优选的，所述转台组件包括：第一电机，固定安装于所述工作台的顶部，且与所述操纵面板电性连接；旋转座，可旋转地安装于所述第一电机的右侧，且与所述第一电机的输出端固定连接；第二电机，固定安装于所述旋转座的右侧，且与所述操纵面板电性连接；旋转平台，可旋转地安装于所述第二电机的顶部，且与所述第二电机的输出端固定连接；对刀块，固定安装于所述第一电机的顶部右侧后端。

目的在于可以自动控制防护罩，优选的，所述防护机构包括：仓门，开设于所述加工仓的前侧；滑轨，设置于所述加工仓的前侧；防护罩，可滑动地安装于所述滑轨的前侧；档条，固定安装于所述加工仓的前侧，且所述档条设置于所述仓门的右侧；驱动组件，设置于所述刀库的前侧顶部，且与所述操纵面板电性连接；控制组件，设置于所述驱动组件的前侧，且与所述操纵面板电性连接。

目的在于可以自动控制防护罩开启和关闭，优选的，所述驱动组件包括：电机架，设置于所述刀库的前侧左上角；驱动电机，固定安装于所述电机架的左侧，且与所述操纵面板电性连接；安装座，设置于所述加工仓的前侧右上角；螺杆，一端可旋转地安装于所述电机架的右侧，另一端可旋转地安装于所述安装座的左侧，且所述螺杆与驱动电机的输出端固定连接；箱体，固定安装于所述防护罩的前侧右上角，且所述螺杆与箱体相适配插接；滑块，可滑动地安装于所述箱体的内腔侧壁，且所述螺杆与滑块螺接；弹簧，一端卡接于所述滑块的右侧，另一端卡接于所述箱体的内腔右侧；挡圈，设置于所述箱体的内腔右侧，且所述挡圈与弹簧套接。

目的在于可以检测防护罩的位置，优选的，所述控制组件包括：限位块，设置于所述箱体的前侧右端；第一限位开关，固定安装于所述滑块的前侧，且与所述操纵面板电性连接；第二限位开关，固定安装于所述安装座的前侧，，且与所述操纵面板电性连接。

一种数控机床智能加工控制装置的控制方法，步骤为：

步骤一，在初次使用时，通过螺栓将转台组件固定在工作台的顶部，操作人员通过槽中面板控制刀库将主轴底部更换为对刀器，操作人员通过手轮控制主轴低速旋转并靠近对刀块进行对刀，从而记录对刀块在机床坐标系中的位置；

步骤二，操作人员将待加工零件固定于旋转平台的顶部，操作人员通过手轮控制对刀器对待加工零件进行对刀，并更新零件坐标系原点；

步骤三，防护罩开启时，第一限位开关和第二限位开关均未检测到限位块，操纵面板限制主轴的转速，即仅可以通过低速旋转进行对刀；

步骤四，操纵面板控制驱动电机的输出端带动螺杆旋转，在螺杆与滑块之间螺纹升力的作用下，通过弹簧推动箱体与防护罩沿滑轨向右侧关闭，当防护罩受到阻挡时，滑块继续向右侧滑动，在此过程中，弹簧受力压缩进入挡圈的内腔中，当滑块与挡圈接触，第一限位块触碰限位块，第一限位块向操纵面板发出信号，操纵面板控制驱动电机制动；

步骤五，当防护罩移动至最右端时，限位块触碰第二限位开关，第二限位开关向操纵面板发送到位信号，驱动电机继续驱动滑块向右侧移动，弹簧受力压缩进入挡圈的内腔中，当滑块与挡圈接触，第一限位块触碰限位块，第一限位块向操纵面板发出信号，操纵面板控制驱动电机制动，防护罩完全关闭，第一限位开关和第二限位开关同时检测到限位块，操纵面板解锁主轴的转速，从而可以高速切削加工。

本发明与现有技术相比的有益效果在于：

1、本发明通过手轮控制主轴低速旋转并靠近对刀块进行对刀，从而记录对刀块在机床坐标系中的位置，从而记录第一电机所占的位置，当造作人员的编程路径与第一电机所占位置重合，则操纵面板将不会运行该程序，避免发生撞车，因此，可以避免由于操作人员的失误，导致刀具与工作台或夹具相撞，导致刀具和机床损坏。

2、本发明通过操纵面板控制驱动电机的输出端带动螺杆旋转，在螺杆与滑块之间螺纹升力的作用下，通过弹簧推动箱体与防护罩沿滑轨向右侧关闭，当防护罩受到阻挡时，滑块继续向右侧滑动，在此过程中，弹簧受力压缩进入挡圈的内腔中，当滑块与挡圈接触，第一限位块触碰限位块，第一限位块向操纵面板发出信号，操纵面板控制驱动电机制动，因此，防护罩开启和关闭过程中运行平稳，且具有防碰撞功能，避免振动影响机床精度。

3、本发明通过第一限位开关和第二限位开关对限位块的位置进行检测，防护罩开启时，第一限位开关和第二限位开关均未检测到限位块，操纵面板限制主轴的转速，即仅可以通过低速旋转进行对刀，防护罩完全关闭，第一限位开关和第二限位开关同时检测到限位块，操纵面板解锁主轴的转速，从而可以高速切削加工，因此，避免在防护罩开启时进行高速切削，安全性较高。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明主视图；

图3为A处放大图；

图4为B处放大图；

图5为本发明俯视图；

图6为本发明右视图；

图7为转台组件结构示意图。

图中：2、加工仓，3、立柱，4、进给机构，41、滑座，42、工作台，43、转台组件，431、第一电机，432、旋转轴，433、第二电机，434、旋转平台，435、对刀块，5、刀库，6、主轴箱，7、主轴，8、防护机构，81、滑轨，82、防护罩，83、档条，84、驱动组件，841、电机架，842、驱动电机，843、安装座，844、螺杆，845、箱体，846、滑块，847、弹簧，848、挡圈，85、控制组件，851、限位块，852、第一限位开关，853、第二限位开关，86、仓门，9、操纵面板，10、手轮。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-7，本发明提供一种数控机床智能加工控制装置，包括：加工仓2、立柱3、进给机构4、刀库5、主轴箱6、主轴7、防护机构8、操纵面板9和手轮10，立柱3设置于加工仓2的后侧，刀库5设置于加工仓2的左侧，刀库5为自动刀库，可以对主轴7更换不同的刀具，主轴箱6可升降地设置于立柱3的前侧，主轴7可旋转地安装于主轴箱6的底部，进给机构4设置于立柱3的前侧，防护机构8设置于加工仓2的前侧，操纵面板9设置于加工仓2的前侧右端，且刀库5、主轴箱6、进给机构4和防护机构8均与操纵面板9电性连接，操纵面板9由内部CPU，指令及数据存储器、输入输出单元、电源模块、数字模拟等单元所模块化组合成，在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程，手轮10通过导线安装于操纵面板9的底部，且与操纵面板9电性连接，操作人员可以通过手轮10驱动进给机构4移动，手轮10设置有拨轮，便于操作人员进行对刀；

进给机构4包括：滑座41、工作台42和转台组件43，滑座41设置于加工仓2的前侧，且与操纵面板9电性连接，工作台42设置于滑座41的输出端，转台组件43固定安装于工作台42的顶部，且与操纵面板9电性连接。

作为优选方案，更进一步的，如图7所示，转台组件43包括：第一电机431、旋转座432、第二电机433、旋转平台434和对刀块435，第一电机431固定安装于工作台42的顶部，且与操纵面板9电性连接，旋转座432可旋转地安装于第一电机431的右侧，且与第一电机431的输出端固定连接，第二电机433固定安装于旋转座432的右侧，且与操纵面板9电性连接，旋转平台434可旋转地安装于第二电机433的顶部，且与第二电机431的输出端固定连接，对刀块435固定安装于第一电机431的顶部右侧后端，操作人员通过槽中面板9控制刀库5将主轴7底部更换为对刀器，操作人员通过手轮10控制主轴7低速旋转并靠近对刀块435进行对刀，从而记录对刀块435在机床坐标系中的位置，在具体实施中，若第一电机431的尺寸为200*800*600，则以对刀块435为基准，在200*800*600范围内为第一电机431所占的位置，当造作人员的编程路径与第一电机431所占位置重合，则操纵面板9将不会运行该程序，避免发生撞车。

作为优选方案，更进一步的，如图2所示，防护机构8包括：滑轨81、防护罩82、档条83、驱动组件84、控制组件85和仓门86，仓门86开设于加工仓2的前侧，滑轨81设置于加工仓2的前侧，防护罩82可滑动地安装于滑轨81的前侧，档条83固定安装于加工仓2的前侧，且档条83设置于仓门86的右侧，驱动组件84设置于刀库2的前侧顶部，且与操纵面板9电性连接，控制组件85设置于驱动组件84的前侧，且与操纵面板9电性连接。

作为优选方案，更进一步的，如图2-4所示，驱动组件84包括：电机架841、驱动电机842、安装座843、螺杆844、箱体845、滑块846、弹簧847和挡圈848，电机架841设置于刀库5的前侧左上角，驱动电机842固定安装于电机架841的左侧，且与操纵面板9电性连接，安装座843设置于加工仓2的前侧右上角，螺杆844一端可旋转地安装于电机架841的右侧，另一端可旋转地安装于安装座843的左侧，且螺杆844与驱动电机842的输出端固定连接，箱体845固定安装于防护罩82的前侧右上角，且螺杆844与箱体845相适配插接，滑块846可滑动地安装于箱体845的内腔侧壁，且螺杆844与滑块846螺接，弹簧847一端卡接于滑块846的右侧，另一端卡接于箱体845的内腔右侧，挡圈848设置于箱体845的内腔右侧，且挡圈848与弹簧847套接，操纵面板9控制驱动电机842的输出端带动螺杆844旋转，在螺杆844与滑块846之间螺纹升力的作用下，通过弹簧847推动箱体845与防护罩82沿滑轨81向右侧关闭，当防护罩82受到阻挡时，滑块846继续向右侧滑动，弹簧846受力压缩进入挡圈848的内腔中，直至滑块846与挡圈848接触。

作为优选方案，更进一步的，如图3-4所示，控制组件85包括：限位块851、第一限位开关852和第二限位开关853，限位块851设置于箱体845的前侧右端，第一限位开关852固定安装于滑块846的前侧，且与操纵面板9电性连接，第二限位开关853固定安装于安装座843的前侧，，且与操纵面板9电性连接，防护罩82开启时，第一限位开关852和第二限位开关853均未检测到限位块851，操纵面板9限制主轴7的转速，即仅可以通过低速旋转进行对刀，防护罩82完全关闭，第一限位开关852和第二限位开关853同时检测到限位块851，操纵面板9解锁主轴7的转速，从而可以高速切削加工。

一种数控机床智能加工控制装置的控制方法，步骤为：

步骤一，在初次使用时，通过螺栓将转台组件43固定在工作台42的顶部，操作人员通过槽中面板9控制刀库5将主轴7底部更换为对刀器，操作人员通过手轮10控制主轴7低速旋转并靠近对刀块435进行对刀，从而记录对刀块435在机床坐标系中的位置；

步骤二，操作人员将待加工零件固定于旋转平台434的顶部，操作人员通过手轮10控制对刀器对待加工零件进行对刀，并更新零件坐标系原点；

步骤三，防护罩82开启时，第一限位开关852和第二限位开关853均未检测到限位块851，操纵面板9限制主轴7的转速，即仅可以通过低速旋转进行对刀；

步骤四，操纵面板9控制驱动电机842的输出端带动螺杆844旋转，在螺杆844与滑块846之间螺纹升力的作用下，通过弹簧847推动箱体845与防护罩82沿滑轨81向右侧关闭，当防护罩82受到阻挡时，滑块846继续向右侧滑动，在此过程中，弹簧846受力压缩进入挡圈848的内腔中，当滑块846与挡圈848接触，第一限位块852触碰限位块851，第一限位块852向操纵面板9发出信号，操纵面板9控制驱动电机848制动；

步骤五，当防护罩82移动至最右端时，限位块851触碰第二限位开关853，第二限位开关853向操纵面板9发送到位信号，驱动电机842继续驱动滑块846向右侧移动，弹簧846受力压缩进入挡圈848的内腔中，当滑块846与挡圈848接触，第一限位块852触碰限位块851，第一限位块852向操纵面板9发出信号，操纵面板9控制驱动电机848制动，防护罩82完全关闭，第一限位开关852和第二限位开关853同时检测到限位块851，操纵面板9解锁主轴7的转速，从而可以高速切削加工。

以上的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

Claims (6)

1.一种数控机床智能加工控制装置，包括：加工仓（2）、立柱（3）、刀库（5）、主轴箱（6）和主轴（7），所述立柱（3）设置于加工仓（2）的后侧，所述刀库（5）设置于加工仓（2）的左侧，所述主轴箱（6）可升降地设置于立柱（3）的前侧，所述主轴（7）可旋转地安装于主轴箱（6）的底部，其特征在于，还包括：

进给机构（4），设置于所述立柱（3）的前侧；

防护机构（8），设置于所述加工仓（2）的前侧；

操纵面板（9），设置于所述加工仓（2）的前侧右端，且所述刀库（5）、主轴箱（6）、进给机构（4）和防护机构（8）均与操纵面板（9）电性连接；

手轮（10），通过导线安装于所述操纵面板（9）的底部，且与所述操纵面板（9）电性连接；

所述进给机构（4）包括：

滑座（41），设置于所述加工仓（2）的前侧，且与所述操纵面板（9）电性连接；

工作台（42），设置于所述滑座（41）的输出端；

转台组件（43），固定安装于所述工作台（42）的顶部，且与所述操纵面板（9）电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种数控机床智能加工控制装置，其特征在于：所述转台组件（43）包括：

第一电机（431），固定安装于所述工作台（42）的顶部，且与所述操纵面板（9）电性连接；

旋转座（432），可旋转地安装于所述第一电机（431）的右侧，且与所述第一电机（431）的输出端固定连接；

第二电机（433），固定安装于所述旋转座（432）的右侧，且与所述操纵面板（9）电性连接；

旋转平台（434），可旋转地安装于所述第二电机（433）的顶部，且与所述第二电机（431）的输出端固定连接；

对刀块（435），固定安装于所述第一电机（431）的顶部右侧后端。

3.根据权利要求1所述的一种数控机床智能加工控制装置，其特征在于：所述防护机构（8）包括：

仓门（86），开设于所述加工仓（2）的前侧；

滑轨（81），设置于所述加工仓（2）的前侧；

防护罩（82），可滑动地安装于所述滑轨（81）的前侧；

档条（83），固定安装于所述加工仓（2）的前侧，且所述档条（83）设置于所述仓门（86）的右侧；

驱动组件（84），设置于所述刀库（2）的前侧顶部，且与所述操纵面板（9）电性连接；

控制组件（85），设置于所述驱动组件（84）的前侧，且与所述操纵面板（9）电性连接。

4.根据权利要求3所述的一种数控机床智能加工控制装置，其特征在于：所述驱动组件（84）包括：

电机架（841），设置于所述刀库（5）的前侧左上角；

驱动电机（842），固定安装于所述电机架（841）的左侧，且与所述操纵面板（9）电性连接；

安装座（843），设置于所述加工仓（2）的前侧右上角；

螺杆（844），一端可旋转地安装于所述电机架（841）的右侧，另一端可旋转地安装于所述安装座（843）的左侧，且所述螺杆（844）与驱动电机（842）的输出端固定连接；

箱体（845），固定安装于所述防护罩（82）的前侧右上角，且所述螺杆（844）与箱体（845）相适配插接；

滑块（846），可滑动地安装于所述箱体（845）的内腔侧壁，且所述螺杆（844）与滑块（846）螺接；

弹簧（847），一端卡接于所述滑块（846）的右侧，另一端卡接于所述箱体（845）的内腔右侧；

挡圈（848），设置于所述箱体（845）的内腔右侧，且所述挡圈（848）与弹簧（847）套接。

5.根据权利要求4所述的一种数控机床智能加工控制装置，其特征在于：所述控制组件（85）包括：

限位块（851），设置于所述箱体（845）的前侧右端；

第一限位开关（852），固定安装于所述滑块（846）的前侧，且与所述操纵面板（9）电性连接；

第二限位开关（853），固定安装于所述安装座（843）的前侧，，且与所述操纵面板（9）电性连接。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种数控机床智能加工控制装置的控制方法，步骤为：

步骤一，在初次使用时，通过螺栓将转台组件（43）固定在工作台（42）的顶部，操作人员通过槽中面板（9）控制刀库（5）将主轴（7）底部更换为对刀器，操作人员通过手轮（10）控制主轴（7）低速旋转并靠近对刀块（435）进行对刀，从而记录对刀块（435）在机床坐标系中的位置；

步骤二，操作人员将待加工零件固定于旋转平台（434）的顶部，操作人员通过手轮（10）控制对刀器对待加工零件进行对刀，并更新零件坐标系原点；

步骤三，防护罩（82）开启时，第一限位开关（852）和第二限位开关（853）均未检测到限位块（851），操纵面板（9）限制主轴（7）的转速，即仅可以通过低速旋转进行对刀；

步骤四，操纵面板（9）控制驱动电机（842）的输出端带动螺杆（844）旋转，在螺杆（844）与滑块（846）之间螺纹升力的作用下，通过弹簧（847）推动箱体（845）与防护罩（82）沿滑轨（81）向右侧关闭，当防护罩（82）受到阻挡时，滑块（846）继续向右侧滑动，在此过程中，弹簧（846）受力压缩进入挡圈（848）的内腔中，当滑块（846）与挡圈（848）接触，第一限位块（852）触碰限位块（851），第一限位块（852）向操纵面板（9）发出信号，操纵面板（9）控制驱动电机（848）制动；

步骤五，当防护罩（82）移动至最右端时，限位块（851）触碰第二限位开关（853），第二限位开关（853）向操纵面板（9）发送到位信号，驱动电机（842）继续驱动滑块（846）向右侧移动，弹簧（846）受力压缩进入挡圈（848）的内腔中，当滑块（846）与挡圈（848）接触，第一限位块（852）触碰限位块（851），第一限位块（852）向操纵面板（9）发出信号，操纵面板（9）控制驱动电机（848）制动，防护罩（82）完全关闭，第一限位开关（852）和第二限位开关（853）同时检测到限位块（851），操纵面板（9）解锁主轴（7）的转速，从而可以高速切削加工。

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