[发明专利]一种凸轮车床数控系统

权利要求书

1.一种凸轮车床数控系统，包括凸轮车床和数控系统，所述的凸轮车床设有机架，齿轮箱，操作台，头架直联编码器，X轴伺服电机，Z轴伺服电机，车刀和头架变频电机；所述的数控系统中设有上位机、PLC、同步X轴伺服驱动器、Z轴伺服驱动器和头架变频电机驱动器；所述的上位机采用工业平板电脑，上位机与PLC连接，上位机通过RS232串口通讯控制PLC；其特征在于：

所述的凸轮车床的机架一侧设有齿轮箱，齿轮箱外侧安装有同步轮、同步带、头架直联编码器和Z轴伺服电机，齿轮箱下面安装有头架变频电机，头架变频电机通过同步轮、同步带和齿轮箱中的传动机构连接头架，齿轮箱前方安装有操作台；机架的另一侧安装有大拖板、X轴伺服电机和X轴传动丝杆，所述的大拖板上安装有中拖板，X轴伺服电机通过X轴传动丝杆带动中拖板作前后运动；所述的Z轴伺服电机的轴上设有Z轴传动丝杆，Z轴伺服电机通过Z轴传动丝杆带动大拖板沿车床导轨作轴向运动；所述的中拖板上方安装有车刀；所述的头架夹持固定待加工的工件，工件的尾部由尾座顶尖锁紧，中间用中心架支撑；车刀在X轴上的行程为X轴上限位与X轴下限位之间，在Z轴的行程为Z轴上限位与Z轴下限位之间；

所述的数控系统中PLC分别与X轴伺服驱动器、Z轴伺服驱动器、头架变频电机驱动器、头架直联编码器和三轴手摇脉冲发生器连接；PLC用于接受上位机输出运动参数及运动指令，PLC带有电子凸轮功能模块，PLC应用电子凸轮功能模块通过三轴驱动器控制X轴与头架直联编码器随动，头架按指定速度旋转，控制车刀车削加工出凸轮轮廓形状；同时PLC控制Z轴以工进速度运行到完成位，车刀完成整片凸轮的车削过程；以及PLC控制X轴与头架退到安全位置，Z轴快速移到下一个工位，并循环以上凸轮加工过程直至工件中的所有凸轮加工完成；

所述的数控系统中PLC的CH1输出端口与X轴伺服驱动器连接，用于控制X轴的脉冲和方向端子，X轴伺服驱动器通过三相电力电缆和编码器线连接X轴电机；PLC的CH0输出端口与Z轴伺服驱动器连接，用于控制Z轴的脉冲和方向端子，Z轴伺服驱动器通过三相电力电缆和编码器线连接Z轴电机；头架变频电机驱动器装有PG卡，PLC的CH2输出端口还与PG卡相连接，用于控制头架变频电机驱动器的脉冲、方向；头架变频电机增量编码器与PG卡相连接用于反馈电机位置信息；PLC与头架变频电机驱动器的“运行”和“脉冲位置使能”端子相连接，用于头架变频电机的位置控制模式的使能；PLC还与X轴限位开关连接，用于接收X轴上下限位信号；PLC输入端口与Z轴限位开关连接，用于接收Z轴上下限位信号；PLC输入端口与头架直联编码器输出端连接，用于接收头架直联编码器输出的A、B、Z三相信号；PLC输入端口与三轴手摇脉冲发生器连接，用于接收手脉A、B相、手脉轴、倍率选择信号；PLC输入端口还与Z轴编码器Z相回授信号和三轴的报警信号相连；

所述的上位机的加工软件采用VB编写，加工软件包括两个界面，一个为传送界面用于传送凸轮轮廓曲线及加工参数、机床参数，所有的参数包含在一个位于电脑D盘根目录下的数据.xlsx的文件中；另一个界面为加工界面，包括手动控制三轴运行、三轴定位、凸轮曲线调用及分离、手自动切换和自动加工程序文件的调用运行，自动加工程序文件位于电脑D盘根目录下的加工.xlsx的文件中。

2.根据权利要求1所述的凸轮车床数控系统，其特征在于：所述的头架变频电机用于带动齿轮箱中的传动机构、头架和工件旋转，工件的角度信息通过头架直联编码器反馈给PLC。

3.根据权利要求1所述的凸轮车床数控系统，其特征在于：所述的PLC采用模块化编程，每个功能模块用一个子程序编写；每个子程序由专用的“M继电器置位”后进行启动，子程序运行完成后将对应的启动“M继电器复位”；上位机通过通信口将相应的启动“M继电器置位”来启动对应的功能模块，将监视其启动M继电器是否复位来判断功能模块是否执行完成。

4.根据权利要求1所述的凸轮车床数控系统，其特征在于：所述的数据.xlsx中与工件相关的参数均来自于产品图，包括每片凸轮加工的Z轴启始位、Z轴结束位、凸轮顶点X轴坐标值、凸轮顶点角度值、凸轮类型，所述的凸轮类型有进气凸轮、排气凸轮和泵油凸轮三种，不同类型凸轮对应PLC电子凸轮表格中不同的表格地址，并分类按加工片位顺序传送至PLC中指定的内存单元中，以方便PLC编程时实现按加工片位数进行相对寻址编程。