CN208569987U - 一种加工工艺教学设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于智能制造设备技术领域，尤其涉及一种加工工艺教学设备。加工工艺教学设备包含工作台、安全护罩、数控机床、模拟刀库、加工状态指示灯、数控系统操作面板和通讯模块。本实用新型提供的加工工艺教学设备，通过数控机床、模拟刀库、加工状态指示灯、数控系统操作面板和通讯模块的配合使用，能够实现自动化的控制加工工艺过程，并且能够对刀库状态的模拟，以及刀具信息的显示，提高了加工工艺教学设备的智能化程度和功能的多样性。

Description

一种加工工艺教学设备

技术领域

本实用新型属于智能制造设备技术领域，尤其涉及一种加工工艺教学设备。

背景技术

随着《中国制造2025》战略规划的推进，加快智能制造技术应用，是落实工业化和信息化深度融合、打造制造强国的重要措施，实现制造业转型升级的关键所在。各中高职院校承担着输送和培养智能制造相关专业人才的重要责任，对于精准对接装备制造业、培养掌握制造单元智能化改造与集成技术的复合型人才的需求也越来越强烈。但目前相关的教学设备十分匮乏，并且功能比较单一，远不能满足教学需求。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

针对现有存在的技术问题，本实用新型提供一种加工工艺教学设备，能够解决现有技术中的教学设备匮乏、功能单一的问题。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本实用新型采用的主要技术方案包括：

一种加工工艺教学设备，其包含工作台、安全护罩、数控机床、模拟刀库、加工状态指示灯、数控系统操作面板和通讯模块；

所述安全护罩、数控机床和数控系统操作面板设置在工作台台面上；

所述模拟刀库和加工状态指示灯设置在安全护罩上；

所述通讯模块设置在工作台台柜内；

所述安全护罩为框架型结构并设置在数控机床的四周，并且安全护罩上设置有机床安全门，所述机床安全门连接有安全门气缸，安全门气缸的工作控制信号由数控系统操作面板提供；

所述数控机床包括：传动装置、主轴、刀具、气动夹具和加工平台，其中，所述主轴设置在传动装置上，所述主轴终端与刀具连接；所述加工平台设置在加工工作台上并位于主轴的下侧，所述气动夹具设置在加工平台上；

所述模拟刀库可显示当前刀库状态和刀具信息；

所述数控机床由数控系统操作面板实现动作控制，数控系统操作面板与通讯模块信号连接，实现加工工艺教学设备与上位机的控制信号的交互。

优选的，所述数控机床的正面和背面各设置有机床安全门，所述机床安全门包括门板、门板导轨、安全门气缸和安全门位置传感器，门板通过安全门气缸驱动沿门板导轨开闭，安全门位置传感器可反馈机床安全门的打开或关闭状态。

优选的，所述传动装置包括X轴传动装置、Y轴传动装置、Z轴传动装置，其中，所述X轴传动装置、Y轴传动装置、Z轴传动装置均为伺服电机驱动滚珠丝杠使其安装平台沿直线导轨运动的结构；所述Y轴传动装置设置在工作台台面上，所述X轴传动装置设置在Y轴传动装置上，所述Z轴传动装置设置在Y轴传送装置上，所述主轴设置在Z轴传动装置上。

优选的，所述X轴传动装置包括X轴伺服电机、X轴同步带、X轴滚珠丝杠、X轴直线导轨和X轴安装平台，所述数控系统操作面板控制X 轴伺服电机旋转，旋转动作由X轴同步带传递到X轴滚珠丝杠上，通过 X轴滚珠丝杠的运动变换使得X轴安装平台沿X轴直线导轨往返直线移动，从而带动设置在X轴安装平台上的Z轴传动装置移动；

所述Y轴传动装置包括Y轴伺服电机、Y轴同步带、Y轴滚珠丝杠； Y轴直线导轨和Y轴安装平台，其中，所述数控系统操作面板控制Y轴伺服电机旋转，旋转动作由Y轴同步带传递到Y轴滚珠丝杠上，通过Y 轴滚珠丝杠的运动变换使得Y轴安装平台沿Y轴直线导轨往返直线移动，从而带动设置在Y轴安装平台上的X轴传动装置移动；

所述Z轴传动装置包括Z轴伺服电机、Z轴同步带、Z轴滚珠丝杠、 Z轴直线导轨和Z轴安装平台，其中，所述数控系统操作面板控制Z轴伺服电机旋转，旋转动作由Z轴同步带传递到Z轴滚珠丝杠上，通过Z轴滚珠丝杠的运动变换使得Z轴安装平台沿Z轴直线导轨往返直线移动，从而带动设置在Z轴安装平台上的主轴移动。

优选的，所述X轴伺服电机、Y轴伺服电机和Z轴伺服电机与数控系统操作面板通信的线缆分别通过X轴线缆拖链、Y轴线缆拖链和Z轴线缆拖链实现柔性固定。

优选的，所述模拟刀库与数控系统操作面板通讯连接，由数控系统控制面板输出控制信号实现刀库状态切换和换刀动作。

优选的，所述数控系统操作面板通过工业以太网与上位机实现状态信息交互。

优选的，所述通讯模块为远程IO模块。

优选的，所述工作台为柜式结构，其侧面设置有门板，内部具有储物空间，上平面为工作台面，四周设置有用于线路布设的线槽。

(三)有益效果

本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的加工工艺教学设备，通过数控机床、模拟刀库、加工状态指示灯、数控系统操作面板和通讯模块的配合使用，能够实现自动化的控制加工工艺过程，并且能够对刀库状态的模拟，以及刀具信息的显示，提高了加工工艺教学设备的智能化程度和功能的多样性。

附图说明

图1为本实用新型具体实施方式提供的加工工艺教学设备的结构示意图；

图2为加工工艺教学设备的机床安全门的结构示意图；

图3为加工工艺教学设备的数控机床的结构示意图；

图4A为加工工艺教学设备的数控机床的一种角度的局部结构示意图；

图4B为加工工艺教学设备的数控机床的另一种角度的局部结构示意图。

【附图标记说明】

1：工作台；2：安全护罩；3：数控机床；4：模拟刀库；5：加工状态指示灯；6：数控系统操作面板；7：通讯模块；8：工件；

21：门板；22：门板导轨；23：安全门气缸；24：安全门位置传感器；

31：X轴传动装置；32：Y轴传动装置；33：Z轴传动装置；34：主轴；35：刀具；36：气动夹具；37：加工平台；

311：X轴伺服电机；312：X轴同步带；313：X轴滚珠丝杠；314： X轴直线导轨；315：X轴安装平台；316：X轴线缆拖链；

321：Y轴伺服电机；322：Y轴同步带；323：Y轴滚珠丝杠；324： Y轴直线导轨；325：Y轴安装平台；326：Y轴线缆拖链；

331：Z轴伺服电机；332：Z轴同步带；333：Z轴滚珠丝杠；334： Z轴直线导轨；335：Z轴安装平台；336：Z轴线缆拖链。

具体实施方式

为了更好的解释本实用新型，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本实用新型作详细描述。

参照图1至图4B所示，在本实施方式中提供了一种加工工艺教学设备，其包含工作台1、安全护罩2、数控机床3、模拟刀库4、加工状态指示灯5、数控系统操作面板6、通讯模块7，在本实施方式中，通讯模块为远程IO模块7；

安全护罩2、数控机床3和数控系统操作面板6设置在工作台1台面上。

模拟刀库4和加工状态指示45设置在安全护罩2上。

远程IO模块7设置在工作台1台柜内。

安全护罩2为框架型结构并设置在数控机床3的四周，在数控机床3 的正面和背面各设置有机床安全门，机床安全门连接有安全门气缸23和安全门位置传感器24，数控系统操作面板6通过安全门气缸23控制门板 21沿门板导轨22的开闭，通过安全门位置传感器24检测门板21的打开或关闭状态。即当工件8固定在数控机床3内进行加工的时候，门板21 处于关闭状态；当工业机器人本体21进行工件8的上下料操作时，门板 21处于打开状态。安全门气缸23的工作控制信号由数控系统操作面板提供。

数控机床包括X轴传动装置31、Y轴传动装置32、Z轴传动装置 33、主轴34、刀具35、气动夹具36和加工平台37；其中，X轴传动装置31、Y轴传动装置32、Z轴传动装置33均为伺服电机驱动滚珠丝杠使其安装平台沿直线导轨运动的结构；Y轴传动装置32设置在工作台1台面上，X轴传动装置31设置在Y轴传动装置32上，Z轴传动装置33设置在Y轴传送装置上32，主轴34设置在Z轴传动装置33上；以X轴传动装置31为例，数控系统操作面板6控制X轴伺服电机311旋转，旋转动作由X轴同步带312传递到X轴滚珠丝杠313上，通过X轴滚珠丝杠 313的运动变换使得X轴安装平台315沿X轴直线导轨314往返直线移动，从而带动设置在X轴安装平台315上的Z轴传动装置33移动。

主轴34终端与刀具35连接，主轴34高速转动带动刀具35转动实现切削加工。

加工平台37设置在工作台1台面上并位于主轴34的下侧，气动夹具36设置在加工平台37上位于主轴34下侧，用于在加工过程中定位并加紧工件8。

模拟刀库4可显示当前刀库状态和刀具35信息，模拟刀库与数控系统操作面板6通讯连接，由数控系统控制面板6输出控制信号实现模拟刀库4状态切换和换刀动作。

数控机床3由数控系统操作面板6实现动作控制，数控系统操作面板6与远程IO模块7信号连接，实现加工工艺教学设备与总控单元的控制信号的交互，数控系统操作面板6通过工业以太网与MES系统实现状态信息交互。远程IO模块7支持工业以太网通信，满足现场设备信号采集及功能控制，支持数字量和模拟量信号的输入和输出。

为了对上述加工工艺教学设备进行进一步的说明，本实施方式还提供了上述加工工艺教学设备具体的工作过程，此过程需要与工艺机器人配合完成，具体的如以下所述：

工业机器人控制器输出移动指令使平移滑台带动工业机器人本体移动至加工工艺教学设备操作位置；

数控系统操作面板6控制安全门气缸23将加工工艺教学设备的正面机床安全门门板21打开，将数控机床的气动夹具36设定在松开状态；

工业机器人控制器输出运动指令使工业机器人本体运动到将工件8 放置到气动夹具36上的指定姿态，数控系统操作面板6将气动夹具36 设定为夹紧状态，稳定夹持工件8后，工业机器人控制器输出动作指令松开对工件8的夹持；

工业机器人控制器输出运动指令使工业机器人本体运动到指定标准姿态，退出数控机床3安全护罩2区域后，数控系统操作面板6控制安全门气缸23关闭机床安全门门板21；

数控系统操作面板6中已经预存好所需要进行加工的多个数控加工 G代码程序，MES系统根据生产需求选择合适的加工程序、刀具；

数控系统操作面板6控制数控机床3执行选定的数控加工G代码，完成工件的定制化雕刻/铣削加工；加工过程中的主轴转速、是否加工完成等信息可由数控系统操作面板6与MES软件通信传输，并由固定终端51实时显示；

数控机床3完成对工件8的定制化加工后，数控系统操作面板6控制安全门气缸23将机床安全门门板21打开，工业机器人控制器22输出运动指令使工业机器人本体21运动到拾取工件8的指定姿态，数控系统操作面板6控制气动夹具36松开，工业机器人控制器22输出动作指令和运动指令使工业机器人本体21取出工件8并运动到指定标准姿态，退出数控机床3安全护罩2区域。

数控系统操作面板6控制安全门气缸23使机床安全门门板21关闭。

以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理，这些描述只是为了解释本实用新型的原理，不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它具体实施方式，这些方式都将落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种加工工艺教学设备，其特征在于：包含工作台、安全护罩、数控机床、模拟刀库、加工状态指示灯、数控系统操作面板和通讯模块；

所述安全护罩、数控机床和数控系统操作面板设置在工作台台面上；

所述模拟刀库和加工状态指示灯设置在安全护罩上；

所述通讯模块设置在工作台台柜内；

所述安全护罩为框架型结构并设置在数控机床的四周，并且安全护罩上设置有机床安全门，所述机床安全门连接有安全门气缸，安全门气缸的工作控制信号由数控系统操作面板提供；

所述数控机床包括：传动装置、主轴、刀具、气动夹具和加工平台，其中，所述主轴设置在传动装置上，所述主轴的终端与刀具连接；所述加工平台设置在加工工作台上并位于主轴的下侧，所述气动夹具设置在加工平台上；

所述模拟刀库可显示当前刀库状态和刀具信息；

所述数控机床由数控系统操作面板实现动作控制，数控系统操作面板与通讯模块信号连接，实现加工工艺教学设备与上位机的控制信号的交互。

2.根据权利要求1所述的加工工艺教学设备，其特征在于：所述数控机床的正面和背面各设置有机床安全门，所述机床安全门包括门板、门板导轨、安全门气缸和安全门位置传感器，门板通过安全门气缸驱动沿门板导轨开闭，安全门位置传感器可反馈机床安全门的打开或关闭状态。

3.根据权利要求1所述的加工工艺教学设备，其特征在于：所述传动装置包括X轴传动装置、Y轴传动装置、Z轴传动装置，其中，所述X轴传动装置、Y轴传动装置、Z轴传动装置均为伺服电机驱动滚珠丝杠使其安装平台沿直线导轨运动的结构；所述Y轴传动装置设置在工作台台面上，所述X轴传动装置设置在Y轴传动装置上，所述Z轴传动装置设置在Y轴传送装置上，所述主轴设置在Z轴传动装置上。

4.根据权利要求3所述的加工工艺教学设备，其特征在于，所述X轴传动装置包括X轴伺服电机、X轴同步带、X轴滚珠丝杠、X轴直线导轨和X轴安装平台，所述数控系统操作面板控制X轴伺服电机旋转，旋转动作由X轴同步带传递到X轴滚珠丝杠上，通过X轴滚珠丝杠的运动变换使得X轴安装平台沿X轴直线导轨往返直线移动，从而带动设置在X轴安装平台上的Z轴传动装置移动；

所述Y轴传动装置包括Y轴伺服电机、Y轴同步带、Y轴滚珠丝杠；Y轴直线导轨和Y轴安装平台，其中，所述数控系统操作面板控制Y轴伺服电机旋转，旋转动作由Y轴同步带传递到Y轴滚珠丝杠上，通过Y轴滚珠丝杠的运动变换使得Y轴安装平台沿Y轴直线导轨往返直线移动，从而带动设置在Y轴安装平台上的X轴传动装置移动；

所述Z轴传动装置包括Z轴伺服电机、Z轴同步带、Z轴滚珠丝杠、Z轴直线导轨和Z轴安装平台，其中，所述数控系统操作面板控制Z轴伺服电机旋转，旋转动作由Z轴同步带传递到Z轴滚珠丝杠上，通过Z轴滚珠丝杠的运动变换使得Z轴安装平台沿Z轴直线导轨往返直线移动，从而带动设置在Z轴安装平台上的主轴移动。

5.根据权利要求4所述的加工工艺教学设备，其特征在于，所述X轴伺服电机、Y轴伺服电机和Z轴伺服电机与数控系统操作面板通信的线缆分别通过X轴线缆拖链、Y轴线缆拖链和Z轴线缆拖链实现柔性固定。

6.根据权利要求1所述的加工工艺教学设备，其特征在于：所述模拟刀库与数控系统操作面板通讯连接，由数控系统控制面板输出控制信号实现刀库状态切换和换刀动作。

7.根据权利要求1所述的加工工艺教学设备，其特征在于：所述数控系统操作面板通过工业以太网与上位机实现状态信息交互。

8.根据权利要求1所述的加工工艺教学设备，其特征在于：所述通讯模块为远程IO模块。

9.根据权利要求1所述的加工工艺教学设备，其特征在于：所述工作台为柜式结构，其侧面设置有门板，内部具有储物空间，上平面为工作台面，四周设置有用于线路布设的线槽。