[发明专利]开放式智能铣削加工系统及基于该系统的铣削加工方法

权利要求书

1.开放式智能铣削加工系统，其特征在于，它包括三向压电式测力仪传感器(1)、A/D转换电路(2)、工业PC机(3)、PCI数据采集卡(4)、铣削控制器(5)、SoftSERCANS通讯卡(6)、输入输出模块(7)和n个伺服驱动器(8)，n为大于1的自然数，

PCI数据采集卡(4)、铣削控制器(5)和SoftSERCANS通讯卡(6)设置在工业PC机(3)上，

三向压电式测力仪传感器(1)采集工件与刀具间相互作用产生的切削力，三向压电式测力仪传感器(1)的信号输出端与A/D转换电路(2)的输入端相连，A/D转换电路(2)的输出端与PCI数据采集卡(4)的输入端相连，PCI数据采集卡(4)的输出端与铣削控制器(5)的输入端相连，铣削控制器(5)的控制信号输入输出端与SoftSERCANS通讯卡(6)的第一输入输出端相连，SoftSERCANS通讯卡(6)的第二输入输出端与输入输出模块(7)的控制信号输入输出端相连，输入输出模块(7)的每个驱动输入输出端连接一个伺服驱动器(8)。

2.根据权利要求1所述的开放式智能铣削加工系统，其特征在于，三向压电式测力仪传感器(1)采用Kistler公司生产的9257B型测力仪。

3.根据权利要求1所述的开放式智能铣削加工系统，其特征在于，PCI数据采集卡(4)采用台湾研华公司生产的PCI1710数据采集卡。

4.根据权利要求1所述的开放式智能铣削加工系统，其特征在于，铣削控制器(5)包括控制模块(5-1)、人机接口模块(5-2)、任务协调模块(5-3)、译码模块(5-4)、插补与加减速模块(5-5)和轴运动模块(5-6)，上述各个模块采用软件编程实现，模块间采用API接口实现连接；

人机接口模块(5-2)接收外部输入的系统参数设定命令、机床工作命令和零件加工NC程序文件，人机接口模块(5-2)的输出端与任务协调模块(5-3)的第一输入端相连，任务协调模块(5-3)的第二输入端与PCI数据采集卡(4)的输出端相连，任务协调模块(5-3)的译码输入输出端与译码模块(5-4)的输入输出端相连，任务协调模块(5-3)的调用数据输入输出端与控制模块(5-1)的调用输入输出端相连，任务协调模块(5-3)的运动指令输出端与插补与加减速模块(5-5)的运动指令输入端相连，控制模块(5-1)的进给倍率输出端与插补与加减速模块(5-5)的进给倍率输入端相连，插补与加减速模块(5-5)的速度指令输出端与轴运动模块(5-6)的输入端相连，轴运动模块(5-6)的控制信号输入输出端与SoftSERCANS通讯卡(6)的第一输入输出端相连。

5.根据权利要求4所述的开放式智能铣削加工系统，其特征在于，所述系统参数设定命令包括设定刀具起刀点、设定机床运动模式命令；所述机床工作命令包括控制模块(5-1)启动命令、开始译码命令和开始执行零件加工的数控程序命令。

6.基于权利要求5所述的开放式智能铣削加工系统的铣削加工方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、切削加工任务的设定：铣削控制器(5)的人机接口模块(5-2)接收零件加工NC程序文件，并通过任务协调模块(5-3)分配给译码模块(5-4)进行译码，译码后形成的切削加工任务返回给任务协调模块(5-3)；

步骤二、任务协调模块(5-3)根据切削加工任务下达运动指令给插补与加减速模块(5-5)，再通过轴运动模块(5-6)从加工铣削控制器(5)输出，该运动指令用于控制伺服驱动器(8)进而控制刀具进行切削运动；

步骤三、三向压电式测力仪传感器(1)实时采集工件与刀具间相互作用产生的切削力，并经过A/D转换电路(2)将模拟量切削力转换成数字量切削力，所述数字量切削力由PCI数据采集卡(4)采集后发送给铣削控制器(5)；

步骤四、铣削控制器(5)的控制模块(5-1)根据接收到的数字量切削力获取进给倍率ξ，进而获取新的进给速度，所述新的进给速度作为刀具下一个进给速度；

步骤五、插补与加减速模块(5-5)根据步骤四获取的新的进给速度确定机床的下一位置，并将该位置指令由铣削控制器(5)通过SoftSERCANS通讯卡(6)和输入输出模块(7)传至相应的伺服驱动器(8)，控制相应的刀具运动；

重复执行步骤二至步骤五，直至完成步骤一中零件加工NC程序文件设定的加工任务。