[发明专利]通用二维数控旋压机床的控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及数控旋压机床控制系统，特别是一种通用二维数控旋压机床的控制系统

背景技术

目前，由于旋压模具造价低、加工方便，所以对于产品(例如：餐具、风机外罩、灯具等)外形经常变化，且小批量生产的情况，加工过程已经由冲压工艺过渡到了旋压工艺。由于旋压工艺是针对外形较小，且经常变化尺寸的工件产品，所以在加工过程中需要经常变化加工轨迹。而且随着工件的外形尺寸的不同，工件的加工参数也不相同，没有固定的规律可循。

现在使用的旋压机床控制系统均由标准CNC系统二次开发而成，软件的控制程序有两种编写方式：一种是手工画出CAD刀路图，计算X、Z插补位置，最后编写G代码程序；第二种是CAD绘制变形曲线，采用专用编译软件将刀路曲线编译成G代码程序。中国专利公开(公告)号：CN102228925A，名称为“数控金属旋压机及其软件操作方法”，公开了类似的技术方案。但在实际使用过程中CNC系统的多数功能不适用于旋压机，增加了硬件设备成本。由于工件尺寸多变，所以采用以上两种方式都需要改变CAD变形曲线，造成程序代码经常更换，不但增加了加工人工成本，而且使生产效率大大降低，所以使用标准数控系统并不是最佳方案。针对以上的原因，发明了数控旋压的专用控制系统，只需要将工件的外轮廓和加工参数输入系统，就可以自动生成加工轨迹，既节省了人为编程过程，又提高了生产效率。

发明内容

本发明提供了一种通用二维数控旋压机床的控制系统，可以自动生成产品的加工轨迹，实现产品加工过程全自动化。

本发明提供的通用二维数控旋压机床的控制系统所采用的技术方案是：

该系统包括有加工操作层、控制设备层和机床设备层，其中，加工操作层与控制设备层相连，控制设备层与机床设备层相连，加工操作层由上位机的人机操作界面、数据键盘和控制面板组成；控制设备层由运动控制系统和机床主轴电机变频器组成；机床设备层由旋压机床上的机电执行机构和信号检测机构组成，上述上位机人机操作界面与运动控制系统相连，通过CANopen现场总线进行实时通讯，完成加工过程的实时控制。其中的运动控制系统由控制面板、计算机主板、多轴联动控制卡、伺服驱动器、远程输入/输出模块、A/D模块组成，各模块与机床设备进行连线；上述机床设备层的机电执行机构包括有：主轴电动机、伺服电动机、电磁阀、气动阀，其中，主轴电机与变频器相连，伺服电动机与伺服驱动器相连，电磁阀和气动阀与远程输出模块相连；上述机床设备层的信号检测机构包括有：光电编码器、接近开关、行程开关，其中，光电编码器与电机驱动器相连，接近开关和行程开关与远程输入模块相连。

所述的加工操作层中的上位机的人机操作界面由操作面板、加工参数、工件参数、对刀参数四部份组成；数据键盘由数字键、页面左翻键、页面右翻键、页面光标上移键、页面光标下移键九部份组成；控制面板经过端子排与远程输入/输出模块相连接，控制面板上的机床操作指令经过远程输入模块，通过CANopen总线传入运动控制卡，进行实时通讯，完成信息的双向传输，实现机床实时控制，由控制面板的输入信号触发动作程序后，将输出信号由远程输出模块输出到与之对应的机床设备层。

所述的控制设备层硬件包括：X轴伺服驱动器、Z轴伺服驱动器、切边伺服驱动器、卷边伺服驱动器、远程输入模块、远程输出模块、A/D模块、变频器、多轴运动控制卡、计算机主板，共十部分组成，软件部分主程序由自动生成机床走刀轨迹子程序、运动控制系统设备执行子程序两部分组成。

所述的机床设备层由主轴电机、伺服电机、接近开关、行程开关、电磁阀、气动阀、共七部份组成，伺服电机分别由对应的驱动器进行控制，走刀速度给定经过A/D模块将控制量送入设备执行程序，接近开关、行程开关检测机床的极限工作位置，将信号送入远程输入模块，电磁阀、气动阀由远程输出模块控制。

本发明提供的通用二维数控旋压机床的控制系统与现有技术相比，其显著的有益效果体现在：实现了工件上料、加工、卸料过程的全自动化。由于硬件设备是专用运动控制系统，所以硬件设备连接简单，设备造价低。工件的加工只需要将工件的尺寸输入软件系统，软件系统就能够自动生成工件的加工轨迹，并且驱动运动控制系统按照轨迹坐标完成工件加工过程。大大节省了人力和编辑轨迹程序耗费的时间，特别适合加工小批量、工件尺寸不定的旋压产品。

本发明上位机制作的人机操作界面，界面友好，可以方便加工和工艺参数的输入，在加工过程中，操作界面将必要的机床状态和报警状态加以显示。工件加工过程可以实时显示，并且能够实时绘出加工轨迹图，方便判断加工过程。