[发明专利]一种背板并片非圆车削加工控制系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种背板并片非圆车削加工控制系统，包括上位机模块、控制器模块、IO执行元件模块、X轴、Z轴、S主轴的伺服电机模块、U轴直线电机模块；上位机模块与控制器模块连接；控制器模块与IO执行元件模块连接，并以数字量电压信号控制IO执行元件模块；控制器模块分别与X轴和Z轴的伺服电机模块连接，并以脉冲方向方式控制X轴和Z轴的伺服电机模块；控制器模块与S主轴伺服电机模块连接，并以模拟量电压信号控制S主轴伺服电机；控制器模块通过网线电缆与U轴直线电机模块的伺服驱动器连接，并以EtherCat总线方式控制U轴直线电机，本发明用于解决背板并片非圆车削加工系统控制及车削刀具进给轨迹的拟合与平滑处理难点。

技术领域

本发明涉及金属数控车削的研究领域，特别涉及一种背板并片非圆车削加工控制系统及其控制方法。

背景技术

高端3C智能终端产品的外观设计广泛采用金属大曲率弧形背板和圆弧倒角，比如手机和pad的产品背板，其加工方式基本采用第一代“钻攻机”铣削模式，全流程纯铣削，刀具切削路径长，线速度低，光洁度差；近年出现第二代“铣车复合”的以铣为主，以车为辅的加工模式，切削线速度高，速度平滑，加工效率较第一代提升2-4倍，并能实现镜面及高光，但其设备制造成本高、维护困难、故障率高。随着电子行业精密性和效率持续提升以及3C产品生命周期逐渐缩短和异形曲面个性化定制趋势，以上典型非圆零件加工都呈现个性化、小批量、精密度要求高、加工效率要求高的共同特点，传统的加工方法已经越来越难以满足生产要求。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种背板并片非圆车削加工控制系统及其控制方法，根据并片车削的滚筒式旋转多工位运动机构及其非圆车削联动方式，研究其相应的刀具进给运动轨迹和速度规划，在此基础提出基于高次样条插值的横向截面与纵向型线分离控制拟合方法，特别针对“并片加工”中各工件之间空隙的刀具轨迹以不同方向三次样条曲线衔接达到刀具轨迹和速度的连续平滑，最后拟合得到适合非圆车削联动控制的整个非圆加工曲面网格化数据用于控制系统输出。

非圆车削是根据主轴的转动角度控制刀具在工件径向上的往复运动从而加工出非圆形的横截面外轮廓，其径向运动与主轴转动执行严格同步，尤为适合非圆截面零件加工，同时非圆车削加工软靠模法在非圆截面加工引入数控技术，并将控制理论、计算机技术、电子技术、信号处理和软件工程等应用到非圆截面轮廓加工数控系统设计，使得非圆截面零件的加工精度及效率都得到显著提升，成为非圆车削加工的主流。基于非圆车削的工作原理，将3C产品金属件开展多片“并行车削”从而引领“以车代铣”的全新加工模式，“以车代铣”的加工方式极大的提高了效率，设备较为简单，极大的降低了设备成本，也减少了设备的维护工作，从而极大的降低了整个金属弧面手机背板的加工成本，将带来金属手机背板加工行业的革命性变化。

本发明的第一目的在于提供一种背板并片非圆车削加工控制系统。

本发明的第二目的在于体用一种背板并片非圆车削加工控制方法。

本发明的第一目的通过以下的技术方案实现：

一种背板并片非圆车削加工控制系统，其特征在于，包括上位机模块、控制器模块、IO执行元件模块、X轴伺服电机模块、Z轴伺服电机模块、S主轴伺服电机模块、U轴直线电机模块；上位机模块与控制器模块采用网络连接；控制器模块通过信号电线与IO执行元件模块连接，并以数字量电压信号控制IO执行元件模块；控制器模块分别与X轴伺服电机模块和Z轴伺服电机模块连接，并以脉冲方向方式控制X轴伺服电机模块和Z轴伺服电机模块；控制器模块通过信号电缆与S主轴伺服电机模块的伺服驱动器连接，并以模拟量电压信号控制S主轴伺服电机；控制器模块通过网线电缆与U轴直线电机模块的伺服驱动器连接，并以EtherCat总线方式控制U轴直线电机。