CN201926895U - 一种异型车铣复合机床的数控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种异型车铣复合机床的数控系统，该系统采用上下位机结构形式，上位机为普通PC机，所述普通PC机的显示器作为数控系统显示器，普通PC的标准键盘作为数控系统的MCP面板；下位机为工控机，运行DOS操作系统；所述下位机与上位机通过以太网连接交换信息。下位机仅需要工控机而不需要显示屏、MCP板和输入键盘等外围设备，从而进一步降低成本，同时也提高了系统的灵活性，实现的极低硬件成本的经济型车铣复合控制系统。

Description

一种异型车铣复合机床的数控系统

技术领域

本实用新型涉及数控系统领域，更具体地说，涉及车铣复合机床的数控系统。

背景技术

随着机械冷加工领域零件产品的多样化少量化以及日趋复杂化，把不同加工技术集中在同一台机床上完成的集约式的复合加工方式，已成为未来机床发展的重要方向。例如在一台数控机床上可以进行车削加工、铣削加工、钻孔加工等。复合加工是近年来金属切削加工领域中最流行的先进制造技术之一。具有复合加工能力的数控机床的最大的优点就是能够通过一次零件装夹，即可实现零件多种不同工艺的加工，从而达到减少机床和夹具，免去工序间的搬运和储存，提高零件加工精度，缩短制造周期和节约作业面积的目的，为使用者带来效益。

以车削为基础的数控复合加工车床，通常是在普通数控车床基础上，配以一个多个工位的刀架和动力旋转刀具发展而成，加工对象主要是轴类、盘套类等回转体零件。除主要进行车削加工外，还可以进行部分的铣削、钻孔和攻丝等加工。为了实现在一台车床上通过一次装夹，便可对回转体零件进行全部或大部分的加工，因此在它车床的床身上，除了可以安装一般的车削刀具外，还要具有能够安装上铣刀、钻头和丝锥等旋转的辅助动力装置，这点是具有车、铣复合功能的数控车床机械结构上区别于经济型车床的显著特征。

数控复合加工机床的数控系统与普通数控机床有较大的差异：

（1）具有C轴功能。对于具有车、铣复合功能的数控车床，它控制系统的主轴通道，除了能够执行S代码主轴的功能，控制机床主轴变速旋转外，还要能够实现机床主轴可以精确分度的C轴功能和C与Z轴、C与X轴的联动功能。具有这样复合功能CNC车床不仅可以像普通数控车床那样能对回转体零件的内外表面（含圆柱面、锥面、曲面等）、端面进行车削加工，还可以利用C-Z轴联动功能车螺纹，利用C轴分度功能和X或Z轴上安装的动力旋转刀具进行偏离回转体零件中心线的钻孔和铣削加工，从而大大地扩展了数控车床复合加工的能力。

（2）具有多轴的控制能力。标准的经济型的数控车床通常采用一个通道配置1路主轴（伺服主轴或者变频器主轴）和2路伺服进给轴（X轴、Z轴），而具有车、铣复合功能CNC车床，还需要增加辅助动力装置来实现钻孔和铣削加工，因此就需要数控系统能够提供更多的通道和伺服轴（如A轴、Y轴）来控制辅助动力装置，满足控制的要求。

国内外的车铣复合数控系统都采用多通道多轴数控系统来实现机床控制，价格都非常昂贵，操作复杂。本专利开发了一种简单经济的车铣复合数控系统。

发明内容

为了用较低的硬件成本对这台车铣复合机床进行控制，本实用新型提出了一种异型车铣复合的数控系统。

本实用新型提出的异型车铣复合机床的数控系统，其特征在于，该系统采用上下位机结构形式，上位机为普通PC机，所述普通PC机的显示器作为数控系统显示器，普通PC的标准键盘作为数控系统的MCP面板；下位机为工控机，运行DOS操作系统；所述下位机与上位机通过以太网连接交换信息。

所述工控机包括解释器，所述解释器与机床之间存在一个交互通道，解释器能通过数控编程语言宏语句MILL/LATHE自动进行车/铣床解释状态的切换。

本实用新型相比于传统的数控系统其改进在于：将数控系统的界面，管理等功能从数控系统中分离出来，作为一个单独的软件安装在上位机。上位机可以是用户已经拥有的普通PC机，负责进行数控程序的编辑，数控系统参数管理和数控加工监控。下位机仅执行数控程序的译码、执行和原始数据的采样。这种方式减少了下位机的功能模块，从而提高了下位机数控系统的执行效率。下位机仅需要工控机而不需要显示屏、MCP板和输入键盘等外围设备，从而进一步降低成本，同时也提高了系统的灵活性。该系统数控系统的输出轴能进行动态映射控制车床的轴或铣床的轴，从而在加工过程中能动态进行车铣切换，实现极低硬件成本的经济型车铣复合控制。

附图说明

下面结合具体实施方式和说明书附图对本实用新型作进一步的说明。

图1为异型车铣复合机床的数控系统的结构示意图。

图2为异型车铣复合机床的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型采用了分布式结构：上位机是一台普通PC机，运行 Windows操作系统。普通PC机的显示器作为数控系统显示器，普通PC的标准键盘作为数控系统的MCP面板；下位机为工控机，运行DOS操作系统；下位机与上位机通过以太网连接交换信息。

本实用新型针对的是一种异型结构的车铣复合机床。它的结构如图2所示。

图2是一台小型异型车铣复合机床，主要用于家用或教学领域。1号轴是铣床的X轴；2号轴是车床的X轴，同时也是铣床的Y轴；3号轴是铣床的Z轴；4号轴是铣床的电主轴；5号轴是车床的Z轴；6号轴是铣床的C轴，同时也是车床的主轴。

可以使用多通道数控系统来控制这台机床，如西门子的840D，由一个通道控制铣床，另一个通道控制车床。但考虑到成本因素，这种方案不是很经济。

本实用新型将数控系统的界面，管理等功能从数控系统中分离出来，作为一个单独的软件安装在上位机。上位机可以是用户已经拥有的普通PC机，负责进行数控程序的编辑，数控系统参数管理和数控加工监控。下位机仅执行数控程序的译码、执行和原始数据的采样。这种方式减少了下位机的功能模块，从而提高了下位机数控系统的执行效率。下位机仅需要工控机而不需要显示屏、MCP板和输入键盘等外围设备，从而进一步降低成本，同时也提高了系统的灵活性。

用户在上位机的数控系统模拟面板上对机床进行操作。用鼠标点击上位机的模拟数控面板按键，将被翻译成相应的按键事件，通过以太网发送到下位机。同时上位机解析下位机发送上来的数据，并将数据处理后显示在上位机界面上，包括指令位置，机床位置，剩余进给等加工监控信息，根据下位机发送上来的状态信息更新界面状态，如当前机床状态，循环启动，急停等。

下位机解析收到的网络包，如果是面板的按键命令，则置相应的PLC寄存器。如果是数控程序，则使系统处于预加工状态。如果是需要执行写盘的程序，则打开文件进行写盘操作，从而实现参数的修改，刀偏表的设置和系统自升级等功能。同时，下位机周期性采样轴位置，主轴转速，MST，当前加工行行号，错误号等信息发送给上位机。

通过车铣切换的方式对车铣复合机床进行控制。用户在操作面板上切换数控装置的状态，下位机收到状态切换指令后，首先执行车床/铣床初始化操作，如初始化加工平面、初始化轴参数，复位模态数据等，然后标记系统状态就可以分别进行车/铣床的数控加工。

同时本系统增加了MILL/LATHE宏语句。系统数控系统仅有一个通道，解释器部分也仅能解释一个通道的数据，但解释器能通过数控编程语言宏语句MILL/LATHE自动进行车/铣床解释状态的切换。解释器在遇到MILL/LATHE宏语句时将自动进行车铣状态的切换。用户可以将单独的车床和铣床的加工程序合并，仅在车床程序的开头添加LATHE宏语句，在铣床程序的开头添加MILL宏语句，即可以实现车/铣床状态的自动切换和车铣床混合程序的执行。

最后，实现车/铣的固定循环切换，实现在车床下执行车床的固定循环，在铣床下执行铣床的固定循环功能。

Claims (2)

1.一种异型车铣复合机床的数控系统，其特征在于，该系统采用上下位机结构形式，上位机为普通PC机，所述普通PC机的显示器作为数控系统显示器，普通PC的标准键盘作为数控系统的MCP面板；下位机为工控机，运行DOS操作系统；所述下位机与上位机通过以太网连接交换信息。

2.根据权利要求1所述的一种异型车铣复合机床的数控系统，其特征在于，所述工控机包括解释器，所述解释器与机床之间存在一个交互通道。

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