CN202453706U - 一种多轴榫槽机的数控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种多轴榫槽机的数控系统，包括机身上的对刀器、数控电箱以及人机对话界面操作台；所述人机对话界面操作台上设有操作面板，操作面板分别由状态操作面板、NCP键盘面板、主菜单功能键、子菜单功能键以及液晶显示屏分布组成，液晶显示屏通过菜单式提示并配合状态操作面板、NCP键盘面板、主菜单功能键以及子菜单功能键，实现对机身进行参数设定；其结构简单、合理，具备人机对话界面，简单易学，利用对刀器进行对刀，无需编程，避免直接用主轴铣刀在对刀过程中刮伤工件表面，对点即自动生成加工程序。

Description

一种多轴榫槽机的数控系统

技术领域

本实用新型涉及数控榫槽机技术领域，尤其是一种多轴榫槽机的数控系统。 

背景技术

目前，现有的数控榫槽机或其他同类型加工机械，虽然具备数控自动加工功能，但必须在加工前编辑好程序再通过计算机导入至数控系统内生成G代码后才能开始数控加工，由于编程需要专业的电脑和数控知识，一般未经长时间培训的操作工人很难满足该条件，而日常生产中，操作工人的流动性较大，故急需设计一种简单易学、直观的数控操作系统与机械进行人机互联控制。 

发明内容

本实用新型的目的在于解决上述现有技术的不足，而提供一种结构简单、合理，具备人机对话界面，简单易学，普通工人经过2～3小时的培训即可操作，利用对刀器进行对刀，无需编程，对点即自动生成加工程序的多轴榫槽机的数控系统。 

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种多轴榫槽机的数控系统，其特征是，包括机身上的对刀器、数控电箱以及人机对话界面操作台； 

所述人机对话界面操作台上设有操作面板，操作面板分别由状态操作面板、NCP键盘面板、主菜单功能键、子菜单功能键以及液晶显示屏分布组成，液晶显示屏通过菜单式提示并配合状态操作面板、NCP键盘面板、主菜单功能键以及子菜单功能键，实现对机身进行参数设定；

液晶显示屏为8英寸彩色液晶显示屏（分辨率800*480），用于汉字菜单、系统状态、故障报警的显示和加工轨迹的图形显示等。

所述对刀器安装在机身主轴座一侧，与主轴座上的主轴铣刀构成偏置距离L，对刀器确定对刀点的坐标参数后，储存至人机对话界面操作台； 

人机对话界面操作台上通过数据导线连接有手持式脉冲发生器，手持式脉冲发生器上设置有一个对刀点确定按钮、两个对刀点微调旋钮以及一个对刀点手摇式调节转盘，实现对刀点的手摇式设置；

所述状态操作面板包括多个工作方式键、榫槽机操作键以及坐标点手动调节键；

工作方式键包括自动方式按键、手动方式按键、增进方式按键、回零方式按键；

在选定的工作方式下，只能做相应的操作，例如在“手动”工作方式下，只能做手动移动榫槽机各轴、手动采样等工作，不可以做连续自动的工件加工；同样，在“自动”工作方式下，只能连续自动加工工件或模拟加工工件，不可以做手动移动榫槽机各轴；下面将各工作方式键的工作范围介绍如下：

自动方式按键：自动连续加工工件；在MDI模式下运行指令；

手动方式按键：通过手动按键可手动对刀、移动榫槽机各轴；

增进方式按键：可用于步进和手摇（由手持式脉冲发生器操作实现），默认为步进方式，再次按下此键，置工作方式为手摇，再次按下置工作方式为步进；用于定量移动榫槽机坐标轴，移动距离由倍率调整（当倍率为“×1”时，定量移动距离为1um，可控制榫槽机精确定位，但不连续）；

回零方式按键：可手动返回工件坐标零点，建立工件坐标系；

榫槽机操作键包括自动加工按钮、进给暂停按钮、主轴正向转动键、主轴停止转动键、空运行按键；

自动加工按钮：按下该键后，榫槽机可进行自动加工或模拟加工；实际操作时，要注意自动加工前应对刀正确；

进给暂停按钮：，加工过程中，按下该按钮后，刀具相对于工件的进给运动停止，再按下该按钮后，继续运行下面的进给运动；

主轴正向转动键：只能在自动方式下，按下此键，主轴电机正向转动启动；

主轴停止转动键：只能在自动方式下，按下此键，主轴停止转动；

空运行按键：在按下自动方式按键后，按下该键后，榫槽机以系统最大快移速度运行程序；

坐标点手动调节键包括+X、+Y、+Z、-X、-Y、-Z按键；

+X、+Y、+Z、-X、-Y、-Z按键在手动、增量和回零工作方式下有效，用于确定榫槽机移动的轴和方向，通过该类按键，可手动控制刀具或工作台移动，移动速度由系统最大加工速度和进给速度修调按键确定；

NCP键盘面板包括字母按键、数字按键、编辑操作键和亮度调节键；

主菜单功能键包括编程按键、采样按键、诊断按键、MDI按键、参数按键；

编程按键：用于异形和特殊榫槽的参数设置和加工；

采样按键：采样对刀调节，设置榫槽（榫眼）的加工起点、终点和长度等参数；

诊断按键：系统故障提示及寄存器等状态查看；

MDI按键：MDI运行，可执行一些M代码指令；

参数按键：加工参数和系统参数设置和更改；

子菜单功能键包括F1～F6的6个按键，子菜单功能键位于液晶显示屏的下方，用户通过子菜单功能键F1～F6，来选择由液晶显示屏显示的系统相应主菜单下的子功能，系统菜单采用层次结构，按下一个主菜单键后，数控装置会显示该功能下的子操作界面，通过按下子菜单键来执行显示的操作，用户应根据操作需要及菜单的提示，操作对应的功能软键。

本实用新型还可以采用以下技术措施解决： 

所述对刀器由对刀座、对刀杆以及复位弹簧组成，对刀座横截面为“［”形，对刀座固定安装在主轴座侧面，对刀杆穿过对刀座的上、下台阶，且对刀杆侧面延伸有手柄，复位弹簧套设在上、下台阶的对刀杆上，其上、下端分别与手柄和下台阶相抵，对刀座靠近下台阶延伸有定位螺钉，对刀杆在向下移动压缩复位弹簧后，手柄与定位螺钉扣接定位，使对刀杆延伸末端延伸出下台阶，且对刀杆延伸末端低于主轴铣刀刀尖。

在主轴铣刀一侧增设对刀器，对刀器上设有专门用作对刀用的弹性对刀结构，其对刀杆在每次采点对刀时都将坐标点保存数控系统，使加工相同工件的榫槽时，无需再次对刀，而且数控系统内亦可保存多种工件的参数，方便日后加工相同工件时可循环使用，而且对刀杆通过复位弹簧弹性连接在对刀座上，当不需要使用的时候，对刀杆上的手柄脱离定位螺钉扣接，即可复位上移，不影响主轴铣刀的加工和机身整体外形。 

本实用新型的有益效果是：（1）、本实用新型的一种多轴榫槽机的数控系统，其结构简单、合理，具备人机对话界面，简单易学，普通工人经过2～3小时的培训即可操作，利用对刀器进行对刀，无需编程，避免直接用主轴铣刀在对刀过程中刮伤工件表面，对点即自动生成加工程序。 

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。 

图2是1中A-A的剖面图。 

图3是本实用新型中操作面板5的平面图。 

图4是本实用新型中菜单式人机界面的开机界面。 

图5是本实用新型中菜单式人机界面的功能选择提示界面。 

图6是本实用新型中菜单式人机界面的文件管理界面。 

图7是本实用新型中菜单式人机界面的自动界面。 

图8是本实用新型中菜单式人机界面的参数设置修改界面。 

图9是本实用新型中菜单式人机界面的对刀取点（采样）界面。 

图10是本实用新型中菜单式人机界面的参数设置界面。 

图11是本实用新型中菜单式人机界面的对刀采样界面。 

图12是本实用新型中菜单式人机界面的第一榫眼终点界面。 

图13是本实用新型中菜单式人机界面的第一榫眼长度参数修改界面。 

图14是本实用新型中菜单式人机界面的第一榫眼深度参数修改界面。 

图15是本实用新型中菜单式人机界面的对第N个榫眼提示界面。 

图16是本实用新型中菜单式人机界面的榫眼位置调整修改界面。 

图17是本实用新型中对刀器使用时的正视图。 

图18是相对图17的侧视图。 

图19是是本实用新型中对刀器闲置时的正视图。 

图20是相对图19的侧视图。 

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。 

如图1至图20所示，一种多轴榫槽机的数控系统，其特征是，包括机身1上的对刀器2、数控电箱3以及人机对话界面操作台4； 

所述人机对话界面操作台4上设有操作面板5，操作面板5分别由状态操作面板6、NCP键盘面板7、主菜单功能键8、子菜单功能键9以及液晶显示屏10分布组成，液晶显示屏10通过菜单式提示并配合状态操作面板6、NCP键盘面板7、主菜单功能键8以及子菜单功能键9，实现对机身1进行参数设定；

液晶显示屏10为8英寸彩色液晶显示屏（分辨率800*480），用于汉字菜单、系统状态、故障报警的显示和加工轨迹的图形显示等。

所述对刀器2安装在机身1主轴座101一侧，与主轴座101上的主轴铣刀102构成偏置距离L，对刀器2确定对刀点的坐标参数后，储存至人机对话界面操作台4； 

人机对话界面操作台4上通过数据导线连接有手持式脉冲发生器11，手持式脉冲发生器11上设置有一个对刀点确定按钮1101、两个对刀点微调旋钮1102以及一个对刀点手摇式调节转盘1103，实现对刀点的手持式设置；

所述状态操作面板6包括多个工作方式键、榫槽机操作键以及坐标点手动调节键12；

工作方式键包括自动方式按键601、手动方式按键602、增进方式按键603、回零方式按键604；

在选定的工作方式下，只能做相应的操作，例如在“手动”工作方式下，只能做手动移动榫槽机各轴、手动采样等工作，不可以做连续自动的工件加工；同样，在“自动”工作方式下，只能连续自动加工工件或模拟加工工件，不可以做手动移动榫槽机各轴；下面将各工作方式键的工作范围介绍如下：

自动方式按键601：自动连续加工工件；在MDI模式下运行指令；

手动方式按键602：通过手动按键可手动对刀、移动榫槽机各轴；

增进方式按键603：可用于步进和手摇（由手持式脉冲发生器的对刀点手摇式调节转盘1103操作实现），默认为步进方式，再次按下此键，置工作方式为手摇，再次按下置工作方式为步进；用于定量移动榫槽机坐标轴，移动距离由倍率调整（当倍率为“×1”时，定量移动距离为1um，可控制榫槽机精确定位，但不连续）；

回零方式按键604：可手动返回工件坐标零点，建立工件坐标系；

榫槽机操作键包括自动加工按钮605、进给暂停按钮606、主轴正向转动键607、主轴停止转动键608、空运行按键609；

自动加工按钮605：按下该键后，榫槽机可进行自动加工或模拟加工；实际操作时，要注意自动加工前应对刀正确；

进给暂停按钮606：加工过程中，按下该按钮后，主轴铣刀102相对于工件13的进给运动停止，再按下该按钮后，继续运行下面的进给运动；

主轴正向转动键607：只能在自动方式下，按下此键，主轴座101的主轴电机正向转动启动；

主轴停止转动键608：只能在自动方式下，按下此键，主轴座101的主轴电机停止转动；

空运行按键609：在按下自动方式按键后，按下该键后，榫槽机以系统最大快移速度运行程序；

坐标点手动调节键12包括+X、+Y、+Z、-X、-Y、-Z按键；

+X、+Y、+Z、-X、-Y、-Z按键在手动、增量和回零工作方式下有效，用于确定榫槽机移动的轴和方向，通过该类按键，可手动控制主轴铣刀102移动，移动速度由系统最大加工速度和进给速度修调按键确定；

NCP键盘面板7包括字母按键、数字按键、编辑操作键和亮度调节键；

主菜单功能键8包括编程按键、采样按键、诊断按键、MDI按键、参数按键；

编程按键：用于异形和特殊榫槽的参数设置和加工；

采样按键：采样对刀调节，设置榫槽（榫眼）的加工起点、终点和长度等参数；

诊断按键：系统故障提示及寄存器等状态查看；

MDI按键：MDI运行，可执行一些M代码指令；

参数按键：加工参数和系统参数设置和更改；

子菜单功能键包括F1～F6，子菜单功能键位于液晶显示屏10的下方，用户通过子菜单功能键F1～F6，来选择由液晶显示屏10显示的系统相应主菜单下的子功能，系统菜单采用层次结构，按下一个主菜单键后，数控系统会显示该功能下的子操作界面，通过按下子菜单功能键来执行显示的操作，用户应根据操作需要及菜单的提示，操作对应的功能软键。

所述对刀器2由对刀座201、对刀杆202以及复位弹簧203组成，对刀座201横截面为“［”形，对刀座201固定安装在主轴座101侧面，对刀杆202穿过对刀座201的上、下台阶201-1、201-2，且对刀杆202侧面延伸有手柄204，复位弹簧203套设在上、下台阶201-1、201-2的对刀杆202上，其上、下端分别与手柄204和下台阶201-2相抵，对刀座201靠近下台阶201-2延伸有定位螺钉205，对刀杆202在向下移动压缩复位弹簧203后，手柄204与定位螺钉205扣接定位，使对刀杆202延伸末端延伸出下台阶201-2，且对刀杆202延伸末端202-1低于主轴铣刀102刀尖102-1。 

该结构的数控多轴榫槽机，在其中一主轴铣刀102一侧增设对刀器2，对刀器2上设有专门用作对刀用的弹性对刀结构，其对刀杆202在每次采点对刀时都将坐标点保存至数控系统，使加工相同工件的榫槽时，无需再次对刀，而且本实用新型的数控系统内亦可保存多种工件的参数，方便日后加工相同工件时可循环使用，而且对刀杆202通过复位弹簧203弹性连接在对刀座201上，当不需要使用的时候，对刀杆202上的手柄204脱离定位螺钉205扣接，即可复位上移，不影响主轴铣刀102的加工和机身整体外形。 

所述数控系统还包括菜单式人机界面，由液晶显示屏显示； 

以下详细介绍菜单式人机界面：

1、系统上电

所述菜单式人机界面包括开机画面、功能选择提示界面、文件管理界面、自动界面、参数设置修改界面、对刀取点界面、第一榫眼起点界面、第一榫眼终点点界面、第一榫眼长度参数修改界面、第一榫眼深度修改界面、对第N个榫眼提示界面；

系统上电后如图4所示，显示开机画面，画面中有系统名称、牌号、联系方式诸多信息提示，根据提示按F1键可进入自动加工；按F3键可进入程序选择，即功能选择提示界面，如图5所示；按F6键进入英文界面。

在图5中，给出了进入各个功能界面的按键提示，其中包括： 

F1键：进入自动加工界面，该界面中若有已编好的程序，可以直接启动运行；

F2键：进入手动操作界面，在此功能界面中，可移动＋X、－X、＋Y、－Y、＋Z、－Z键或操纵手持式脉冲发生器，调整各个轴的起点、高低位置；

F3键：进入文件管理操作界面，该界面功能用于程序文件的建立、编辑和修改；

F4键：进入标准的直榫槽加工操作界面，在此界面功能只要填写榫槽长度，榫槽间距，榫槽个数，等参数便能生成加工程序；

标准键：进入数控基本操作功能界面，即编程界面，此界面可进行特殊榫形的编程；

采样键：进入对刀取点操作功能界面，在此界面功能中可建立和修改新的工件加工程序；

回零键：进入回零操作界面，在系统初次上电或不在零点时，按此界面提示，可回到零点；

%键：进入帮助功能界面，此界面中，对各相关功能的操作方法与步骤做了简明扼要的解释与指导。

通过上述按键提示，用户可根据需要按相应的键选择对应的操作功能。 

图5的画面中还写有提示语：“注意：系统初次上电，必须先回机械零点”。 

2、程序选择与参数修改

在功能选择界面中（图5），按界面提示，按F3键，进入文件管理功能画面，如图6；在此画面中，可对已建立的程序文件进行编辑、修改；也可建立新的加工程序文件，加工其它规格尺寸的对称形状榫槽或非对称形状的特殊榫槽。

（1）   程序选择 

在图6中，按▲或▼键选中所需程序，按F4键确认，系统会将被选中的程序载入并进入自动界面，如图7，此时按自动加工按钮，即可启动运行该程序。

（2）   参数修改 

在如图7自动界面中，若需修改当前加工参数，按F5键，即可进入参数设置界面，如图8所示。

图中各个参数的作用如下： 

W：榫眼深度，指的是毛坯表面到榫槽底面的距离。

I ：一个榫眼的深度可分多刀铣削加工完成，每刀铣削的深度由I参数表示。 

U：抬刀高度，刀尖到待加工毛坯表面的垂直距离。 

K：预留加工高度，指的是多刀加工时，每次循环抬刀时刀尖与毛坯表面的垂直距离。 

R：刀具半径：指的是使用的刀具的半径，在加工过程中可根据此值自动加入刀偏。 

快进速度：刀具快速移动速度。 

工进速度：刀具铣削开槽的速度。 

进刀方式：多刀铣削时有二种铣削方式：循环往复铣削和逐层单向铣削方式。 

以下举例说明参数设置或修改方法： 

例如，要对在图8中的榫眼初始深度做修改，则移动▲或▼光标键选中对应这一行需修改的参数（图中的长条框中的数字1.0），或直接按W键选中，键入新的数字后按ENTER键确认，按F1键保存，此时0088号程序就被赋予了新的参数。

其它参数的设置与修改可参照上述方法操作即可。参数修改完毕保存好后按图中提示（按自动方式按键）进入自动界面，即可运行当前程序了。 

 3、对刀取点采样 

（1）对刀取点

在功能提示界面（图5）中按采样键，便进入对刀取点画面，如图9所示。

在图9所示画面中，首先要设置加工程序对应的工件编号，如图中的1111，设好后按NCP面板的ENTER键确认，即可设置榫眼参数设置，如图10。 

按提示直接按W、I、U、或K、R键选中对应需输入的参数行（图中的蓝底框中的数字），或移动▲或▼光标键选中需输入的参数（如快进速度等），键入新的数字后按ENTER键确认，依此方法输入所有参数或再次修改与调整，完毕后按F3，进入对刀取点界面。 

（2） 取点 

如上图10中，参数设置完成后，按F3键，进入取点界面，即可设置第一榫眼起点坐标见图11。

此时可按动＋X、－X、＋Y、－Y、＋Z、－Z键或操纵手脉，移动主轴铣刀102或对刀器2，由于主轴铣刀102与对刀器2之间偏置有距离L，在采用对刀器2取点时，必须将距离L考虑，采样对刀器2的好处是避免主轴铣刀102对刀时刮伤工件13表面，直至需加工榫槽处的起点，对好起点后，按ENTER键确认，系统便确定此时的坐标值为第一榫眼起点坐标，提示输入终点坐标，如图12。 

同样的，按动＋X、－X、＋Y、－Y、＋Z、－Z键或操纵手持式脉冲发生器11，移动主轴铣刀102或对刀器2，对好终点坐标后，按ENTER键确认，则榫眼的长度就会被自动计算出（长度=测量长度+刀具直径），并在屏中显示，如图13。此时可以修改、取整榫眼长度值，也可不修改直接按ENTER键确认。 

注意：当起点坐标与终点坐标为同一点，此时的长度值为零，则系统在加工时按打孔处理。 

在图13中，确认长度参数后系统进入下一画面，提示修改榫眼的深度参数，如图14，在相应框口位置中输入深度值，按ENTER键确认，第一个榫眼参数即设好。 

以上各步骤均可根据提示按PgUp键取消当前操作，重新修改与输入相关参数。 

在图14中，第一个榫眼参数确认设好后，系统进入下一画面，提示按ENTER键对下一个榫眼，如图15。 

依照上述方法，分别对好第二个、第三个……第N个榫眼参数。当所有榫眼参数都设好后，按下F1键，保存该工件编号的加工程序。 

本系统支持左、右双工作台加工榫眼，通常系统进入对刀取点界面时，默认为右台，右台对好后，可继续进行左台对刀，左台对刀取点操作方法同右台。如在图15中，按F2键切换到左台，按图9～图15所示步骤方法，便可完成左台的对刀，左右台的对刀均完成后便可进入下一步骤设置参数。 

这里需要说明的是，若本加工程序只在右台（单工作台）进行，右台对刀取点完毕后，也可直接进入自动界面运行程序。但是要注意因为只做了单台的对刀取点，自动运行时就不能按动机床上左台夹紧信号完成按钮，这样会有空行程，浪费时间，降低工作效率。 

（3）榫眼坐标的偏移 

如果试加工后，发现加工榫槽位置与理想中的位置有出入，可在手动状态下按F6榫眼位置调整，如图16：

选择所要偏移的榫槽，填写偏移参数，按F1后保存。切换到自动，即可加工。

以上所述的具体实施例，仅为本实用新型较佳的实施例而已，举凡依本实用新型申请专利范围所做的等同设计，均应为本实用新型的技术所涵盖。 

Claims (2)

1.一种多轴榫槽机的数控系统，其特征是，包括机身（1）上的对刀器（2）、数控电箱（3）以及人机对话界面操作台（4）；

所述人机对话界面操作台（4）上设有操作面板（5），操作面板（5）分别由状态操作面板（6）、NCP键盘面板（7）、主菜单功能键（8）、子菜单功能键（9）以及液晶显示屏（10）分布组成，液晶显示屏（10）通过菜单式提示并配合状态操作面板（6）、NCP键盘面板（7）、主菜单功能键（8）以及子菜单功能键（9），实现对机身（1）进行参数设定；

所述对刀器（2）安装在机身（1）主轴座（101）一侧，与主轴座（101）上的主轴铣刀（102）构成偏置距离L，对刀器（2）确定对刀点的坐标参数后，储存至人机对话界面操作台（4）；

人机对话界面操作台（4）上通过数据导线连接有手持式脉冲发生器（11），手持式脉冲发生器（11）上设置有一个对刀点确定按钮（1101）、两个对刀点微调旋钮（1102）以及一个对刀点手摇式调节转盘（1103），实现对刀点的手持式设置；

所述状态操作面板（6）包括多个工作方式键、榫槽机操作键以及坐标点手动调节键（12）；

工作方式键包括自动方式按键（601）、手动方式按键（602）、增进方式按键（603）、回零方式按键（604）；

榫槽机操作键包括自动加工按钮（605）、进给暂停按钮（606）、主轴正向转动键（607）、主轴停止转动键（608）、空运行按键（609）；

坐标点手动调节键（12）包括+X、+Y、+Z、-X、-Y、-Z按键；

NCP键盘面板（7）包括字母按键、数字按键、编辑操作键和亮度调节键；

主菜单功能键（8）包括编程按键、采样按键、诊断按键、MDI按键、参数按键；

子菜单功能键包括F1～F6的6个按键。

2.根据权利要求1所述多轴榫槽机的数控系统，其特征是，所述对刀器（2）由对刀座（201）、对刀杆（202）以及复位弹簧（203）组成，对刀座（201）横截面为“［”形，对刀座（201）固定安装在主轴座（101）侧面，对刀杆（202）穿过对刀座（201）的上、下台阶（201-1、201-2），且对刀杆（202）侧面延伸有手柄（204），复位弹簧（203）套设在上、下台阶（201-1、201-2）的对刀杆（202）上，其上、下端分别与手柄（204）和下台阶（201-2）相抵，对刀座（201）靠近下台阶（201-2）延伸有定位螺钉（205），对刀杆（202）在向下移动压缩复位弹簧（203）后，手柄（204）与定位螺钉（205）扣接定位，使对刀杆（202）延伸末端延伸出下台阶（201-2），且对刀杆（202）延伸末端（202-1）低于主轴铣刀（102）刀尖（102-1）。

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