專利名稱：一種數(shù)控車床的控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種數(shù)控車床，特別是
一種將CNC數(shù)控系統(tǒng)與可編程控制器PLC相結(jié)合控制的數(shù)控車床 的控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
眾所周知，工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，車床是工業(yè)的基礎(chǔ)，隨 著機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展，普通車床已經(jīng)逐漸不能適應(yīng)目前生產(chǎn)需要。 數(shù)控車床解決了上述缺點(diǎn)，它根據(jù)計(jì)算機(jī)內(nèi)所儲(chǔ)存的程序控制刀 具，對(duì)工件自動(dòng)循環(huán)加工，能保證同一批工件尺寸的同一性，大 大提高了產(chǎn)品的質(zhì)量，而控制系統(tǒng)又是數(shù)控車床的核心?？刂葡?統(tǒng)的發(fā)展趨勢主要是以高速，高效率，高精度，多功能，復(fù)合加 工的數(shù)控車床配置的控制系統(tǒng)為主流。目前我國的現(xiàn)有的控制系 統(tǒng)無論從性能方面，還是質(zhì)量方面都存在著系統(tǒng)可靠性差，穩(wěn)定 性差，功能不完善，操作不方便等缺陷，還有批量生產(chǎn)一致性差， 主要是控制系統(tǒng)的原因，大大的影響了數(shù)控車床的生產(chǎn)工件的數(shù)
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有的所存在的上述問題，而提供 一種控制準(zhǔn)確度高、使用方便且能夠自動(dòng)進(jìn)行加工工件的數(shù)控車 床的控制系統(tǒng)。
本實(shí)用新型的目的可通過下列技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn) 一種數(shù)控車
床的控制系統(tǒng)，包括一個(gè)用于供用戶輸入各種機(jī)械加工設(shè)定值的 操作控制模塊和與操作控制模塊相連接用于接受設(shè)定值并輸出加工控制命令的CNC數(shù)控模塊，其特征在于，所述的CNC數(shù)控模塊 上連接有對(duì)加工控制命令進(jìn)行邏輯處理后并輸出控制信號(hào)對(duì)車床 進(jìn)行控制的可編程控制器PLC,操作控制模塊的一端與可編程控 制器PLC相連接，所述的可編程控制器PLC上連接有用于對(duì)工件 進(jìn)行上料的上料動(dòng)力機(jī)構(gòu)、用于對(duì)工件進(jìn)行加工的加工動(dòng)力機(jī)構(gòu) 和用于帶動(dòng)夾頭轉(zhuǎn)動(dòng)的電機(jī)。
本數(shù)控車床的控制系統(tǒng)主要是將可編程控制器PLC集成在 CNC數(shù)控系統(tǒng)中，這里可編程控制器PLC作為車床各項(xiàng)功能的邏 輯控制中心，它將來自CNC數(shù)控模塊各種運(yùn)動(dòng)以及功能進(jìn)行邏輯 處理排序，使它們能夠準(zhǔn)確地、協(xié)調(diào)有序的安全進(jìn)行；同時(shí)將來 自車床的各種信息和工作狀態(tài)加以分析判斷后傳送到CNC數(shù)控系 統(tǒng)中，使CNC數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出進(jìn)一步的控制命令，完成對(duì)運(yùn)動(dòng)和功 能的精確控制。另外操作控制模塊可以分別對(duì)CNC數(shù)控模塊和可 編程控制器進(jìn)行操作。在進(jìn)行工件加工時(shí)，首先在操作控制模塊 輸入工件機(jī)械加工設(shè)定值，然后經(jīng)CNC數(shù)控模塊和可編程控制器 PLC處理后控制上料動(dòng)力機(jī)構(gòu)將工件安放在夾頭上，同時(shí)控制電 機(jī)帶動(dòng)夾頭上的工件轉(zhuǎn)動(dòng)和加工動(dòng)力機(jī)構(gòu)對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的工件進(jìn)行加 工。
在上述的數(shù)控車床的控制系統(tǒng)中，所述的加工動(dòng)力機(jī)構(gòu)與可 編程控制器PLC之間連接有對(duì)輸出控制信號(hào)進(jìn)行調(diào)整的整流模 塊。這里主要對(duì)輸出的控制信號(hào)進(jìn)行整流調(diào)整，確保工件加工成 型的精確度。
在上述的數(shù)控車床的控制系統(tǒng)中，所述的操作控制模塊包括 一個(gè)控制單元、以及連接在控制單元上用于輸入或修改操作設(shè)定 值的鍵盤和用于顯示操作控制信息的顯示單元。這里主要是方便 用戶進(jìn)行工件加工的操作設(shè)定和輸出顯示。
在上述的數(shù)控車床的控制系統(tǒng)中，所述的CNC數(shù)控模塊上和 可編程控制器PLC上分別連接有多個(gè)與車床操作命令相配合的繼電器。這里可編程控制器PLC根據(jù)控制命令開啟或關(guān)閉相應(yīng)的繼
電器實(shí)現(xiàn)車床的多種操作方式。
在上述的數(shù)控車床的控制系統(tǒng)中，所述的上料動(dòng)力機(jī)構(gòu)包括 用于推動(dòng)工件的推料氣缸、用于將工件送向料槽的送料氣缸、用 于將工件壓向夾頭上的壓料氣缸以及用于實(shí)現(xiàn)夾頭松開和夾緊的 夾頭氣缸。這里首先工件在四個(gè)氣缸的分別作用在將工件固定在 夾頭上，為下一步加工工件做準(zhǔn)備。
在上述的數(shù)控車床的控制系統(tǒng)中，所述的加工動(dòng)力機(jī)構(gòu)包括
沿Z軸方向滑動(dòng)的下溜板、沿X軸方向滑動(dòng)的上溜板以及推動(dòng)上 溜板和下溜板運(yùn)動(dòng)的氣缸或液壓缸。這里刀架是安裝在上溜板上 的，在氣缸或液壓缸作為動(dòng)力推動(dòng)下，刀架可隨上溜板在X軸方 向滑動(dòng)，又通過下溜板在Z軸方向滑動(dòng)，這樣可以在水平面自由 滑動(dòng)，所以被刀架所夾持的刀具可在水平面自由滑動(dòng)并與轉(zhuǎn)動(dòng)的 工件作用使工件成型。
在上述的數(shù)控車床的控制系統(tǒng)中，本控制系統(tǒng)內(nèi)還設(shè)置有為 各個(gè)組成部分提供電源的電源供應(yīng)模塊。
在上述的數(shù)控車床的控制系統(tǒng)中，所述的可編程控制器PLC 上還連接有用于進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的計(jì)算機(jī)。這里通過計(jì)算機(jī)可以對(duì) 可編程控制器PLC中的程序進(jìn)行修改以及工件加工信息的儲(chǔ)存。
在上述的數(shù)控車床的控制系統(tǒng)中，所述的電源供應(yīng)模塊上連 接有用于保護(hù)整個(gè)控制系統(tǒng)的保險(xiǎn)裝置。這樣加強(qiáng)了整個(gè)控制系 統(tǒng)的穩(wěn)定可靠性。
在上述的數(shù)控車床的控制系統(tǒng)中，所述的可編程控制器PLC 與電機(jī)之間還連接有用于改變電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度的變頻器。這里通過 變頻器改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而帶動(dòng)夾頭上的工件的轉(zhuǎn)動(dòng)速度。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本數(shù)控車床的控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于將CNC 數(shù)控系統(tǒng)與可編程控制器PLC相結(jié)合控制車床工作，將可編程控 制器PLC集成在CNC數(shù)控系統(tǒng)中，通過人機(jī)交換的界面操作，能夠?qū)崿F(xiàn)車床的精確定位，大大縮短了工件的加工周期，提高了生 產(chǎn)效率。其次本控制系統(tǒng)還可以根據(jù)實(shí)際需要修改加工程序進(jìn)行 編程修改，使用方便，適用范圍廣，性價(jià)比高，整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定性 高。


圖1是本數(shù)控車床外型結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本數(shù)控車床的控制系統(tǒng)的原理方框圖。 圖3是本數(shù)控車床的控制系統(tǒng)的具體電路圖。 圖中，操作控制模塊100、控制單元101、鍵盤102、顯示單 元103、 CNC數(shù)控模塊201、可編程控制器PLC202、上料動(dòng)力機(jī)構(gòu) 203、加工動(dòng)力機(jī)構(gòu)204、驅(qū)動(dòng)器205、電機(jī)206、整流模塊207、 電源供應(yīng)模塊208、計(jì)算機(jī)209、保險(xiǎn)裝置300、變頻器301。
具體實(shí)施方式
以下是本實(shí)用新型的具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型 的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述，但本實(shí)用新型并不限于這些實(shí)施例。
如圖1和圖2所示，本數(shù)控車床的控制系統(tǒng)主要是將可編程 控制器PLC201集成在CNC數(shù)控系統(tǒng)中對(duì)車床進(jìn)行操作控制，包括 一個(gè)用于供用戶輸入各種機(jī)械加工設(shè)定值的操作控制模塊100和 與操作控制模塊100相連接用于接受設(shè)定值并輸出加工控制命令 的CNC數(shù)控模塊201，操作控制模塊100的一端與可編程控制器 PLC201相連接，所述的CNC數(shù)控模塊201上連接有對(duì)加工控制命 令進(jìn)行邏輯處理后并輸出控制信號(hào)對(duì)車床進(jìn)行控制的可編程控制 器PLC201，這里可編程控制器PLC201作為車床各項(xiàng)功能的邏輯 控制中心，它將來自CNC數(shù)控模塊201各種運(yùn)動(dòng)以及功能進(jìn)行邏 輯處理排序，使它們能夠準(zhǔn)確地、協(xié)調(diào)有序的安全進(jìn)行；同時(shí)將 來自車床的各種信息和工作狀態(tài)加以分析判斷后傳送到CNC數(shù)控 模塊201中，使CNC數(shù)控模塊201發(fā)出進(jìn)一步的控制命令，完成對(duì)運(yùn)動(dòng)和功能的精確控制。
操作控制模塊100是連接在CNC數(shù)控模塊201與可編程控制 器PLC201之間的，這里通過操作控制模塊100可以按順序自動(dòng)設(shè) 定好操作設(shè)定值進(jìn)行工件加工，在加工過程中也可以通過操作控 制模塊100實(shí)現(xiàn)暫停，進(jìn)行實(shí)時(shí)操作，當(dāng)然用戶也可以手動(dòng)直接 向可編程控制器PLC201傳送加工命令。這里操作控制模塊100 包括一個(gè)控制單元101、以及連接在控制單元101上用于輸入或 修改操作設(shè)定值的鍵盤102和用于顯示操作控制信息的顯示單元 103，其中顯示單元103使用視覺或聽覺向用戶進(jìn)行顯示。鍵盤 102可以是按鈕或設(shè)置在顯示單元103上的觸摸屏進(jìn)行操作。如 圖3所示，CNC數(shù)控模塊201與可編程控制器PLC201上具有I/O 的輸入接口和輸出接口，每個(gè)輸入和輸出接口對(duì)應(yīng)不同的功能， 所述的CNC數(shù)控模塊201上和可編程控制器PLC201上分別連接有 多個(gè)與車床操作命令相配合的繼電器，這里可編程控制器PLC201
通過根據(jù)控制命令開啟或關(guān)閉相應(yīng)的繼電器實(shí)現(xiàn)車床的多種操作 方式的組合。
在可編程控制器PLC201上連接有用于對(duì)工件進(jìn)行上料的上 料動(dòng)力機(jī)構(gòu)203、用于對(duì)工件進(jìn)行加工的加工動(dòng)力機(jī)構(gòu)204和用 于帶動(dòng)夾頭轉(zhuǎn)動(dòng)的電機(jī)206，所述的可編程控制器PLC201與電機(jī) 206之間還連接有用于改變電機(jī)206轉(zhuǎn)動(dòng)速度的變頻器301，在可 編程控制器PLC201與加工動(dòng)力機(jī)構(gòu)204、上料動(dòng)力機(jī)構(gòu)203以及 電機(jī)206之間均連接有驅(qū)動(dòng)器205。
其中上料動(dòng)力機(jī)構(gòu)203包括用于推動(dòng)工件的推料氣缸、用于 將工件送向料槽的送料氣缸、用于將工件壓向夾頭上的壓料氣缸 以及用于實(shí)現(xiàn)夾頭松開和夾緊的夾頭氣缸。這里的氣缸可以用液 壓缸進(jìn)行代替。在本實(shí)施例中采用的是氣缸。在加工動(dòng)力機(jī)構(gòu)204 與可編程控制器PLC201之間連接有對(duì)輸出控制信號(hào)進(jìn)行調(diào)整的 整流模塊207。這里主要對(duì)輸出的控制信號(hào)進(jìn)行整流調(diào)整，確保工件加工成型的精確度，該加工動(dòng)力機(jī)構(gòu)204包括沿Z軸方向滑 動(dòng)的下溜板、沿X軸方向滑動(dòng)的上溜板以及推動(dòng)上溜板和下溜板 運(yùn)動(dòng)的氣缸或液壓缸。
在加工工件時(shí)這里首先在操作控制模塊100輸入工件機(jī)械加 工設(shè)定值，然后經(jīng)可編程控制器PLC201輸出控制信號(hào)命令，使得 相對(duì)應(yīng)的繼電器閉合，可編程控制器PLC201按順序控制四個(gè)氣 缸，在四個(gè)氣缸的分別作用在將工件固定在夾頭上，為下一步加 工工件做準(zhǔn)備。同時(shí)可編程控制器PLC201控制加工動(dòng)力機(jī)構(gòu)204 運(yùn)動(dòng)，這里刀架是安裝在上溜板上的，在氣缸或液壓缸作為動(dòng)力 推動(dòng)下，刀架可隨上溜板在X軸方向滑動(dòng)，又通過下溜板在Z軸 方向滑動(dòng)，這樣可以在水平面自由滑動(dòng)，所以被刀架所夾持的刀 具可在水平面自由滑動(dòng)并與轉(zhuǎn)動(dòng)的工件作用使工件成型。
本控制系統(tǒng)內(nèi)還設(shè)置有為各個(gè)組成部分提供電源的電源供應(yīng) 模塊208，其中電源模塊的輸入電壓為380V，在電源供應(yīng)模塊208 上連接有用于保護(hù)整個(gè)控制系統(tǒng)的保險(xiǎn)裝置300。這樣加強(qiáng)了整 個(gè)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠性。
為了可編程控制器PLC201中的程序進(jìn)行修改以及工件加工 信息的儲(chǔ)存，在所述的可編程控制器PLC201上還連接有用于進(jìn)行 數(shù)據(jù)交換的計(jì)算機(jī)209。
本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本實(shí)用新型精神作舉例 說明。本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體 實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不 會(huì)偏離本實(shí)用新型的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范 圍。
盡管本文較多地使用了操作控制模塊100、控制單元101、鍵 盤102、顯示單元103、 CNC數(shù)控模塊201、可編程控制器PLC202、 上料動(dòng)力機(jī)構(gòu)203、加工動(dòng)力機(jī)構(gòu)204、驅(qū)動(dòng)器205、電機(jī)206、 整流模塊207、電源供應(yīng)模塊208、計(jì)算機(jī)209、保險(xiǎn)裝置300、變頻器301等術(shù)語，但并不排除使用其它術(shù)語的可能性。使用這
些術(shù)語僅僅是為了更方便地描述和解釋本實(shí)用新型的本質(zhì)；把它
們解釋成任何一種附加的限制都是與本實(shí)用新型精神相違背的。
權(quán)利要求1、一種數(shù)控車床的控制系統(tǒng)，包括一個(gè)用于供用戶輸入各種機(jī)械加工設(shè)定值的操作控制模塊(100)和與操作控制模塊(100)相連接用于接受設(shè)定值并輸出加工控制命令的CNC數(shù)控模塊(201)，其特征在于，所述的CNC數(shù)控模塊(201)上連接有對(duì)加工控制命令進(jìn)行邏輯處理后并輸出控制信號(hào)對(duì)車床進(jìn)行控制的可編程控制器PLC(202)，操作控制模塊(100)的一端與可編程控制器PLC(202)相連接，所述的可編程控制器PLC(202)上連接有用于對(duì)工件進(jìn)行上料的上料動(dòng)力機(jī)構(gòu)(203)、用于對(duì)工件進(jìn)行加工的加工動(dòng)力機(jī)構(gòu)(204)和用于帶動(dòng)夾頭轉(zhuǎn)動(dòng)的電機(jī)(206)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)控車床的控制系統(tǒng)，其特征在于， 所述的加工動(dòng)力機(jī)構(gòu)(204)與可編程控制器PLC (202)之間連 接有對(duì)輸出控制信號(hào)進(jìn)行調(diào)整的整流模塊(207)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)控車床的控制系統(tǒng)，其特征在于， 所述的操作控制模塊(100)包括一個(gè)控制單元(101)、以及連接 在控制單元(101)上用于輸入或修改操作設(shè)定值的鍵盤(102) 和用于顯示操作控制信息的顯示單元(103)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的數(shù)控車床的控制系統(tǒng)，其 特征在于，所述的CNC數(shù)控模塊(201)上和可編程控制器PLC(202) 上分別連接有多個(gè)與車床操作命令相配合的繼電器。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)控車床的控制系統(tǒng)，其特征在于， 所述的上料動(dòng)力機(jī)構(gòu)(203)包括用于推動(dòng)工件的推料氣缸、用于 將工件送向料槽的送料氣缸、用于將工件壓向夾頭上的壓料氣缸 以及用于實(shí)現(xiàn)夾頭松開和夾緊的夾頭氣缸。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)控車床的控制系統(tǒng)，其特征在于， 所述的加工動(dòng)力機(jī)構(gòu)(204)包括沿Z軸方向滑動(dòng)的下溜板、沿X 軸方向滑動(dòng)的上溜板以及推動(dòng)上溜板和下溜板運(yùn)動(dòng)的氣缸或液壓 缸。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的數(shù)控車床的控制系統(tǒng)，其特征在于，本控制系統(tǒng)內(nèi)還設(shè)置有為各個(gè)組成部分提供電源的電源供應(yīng)模塊(208)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的數(shù)控車床的控制系統(tǒng)，其 特征在于，所述的可編程控制器PLC (202)上還連接有用于進(jìn)行 數(shù)據(jù)交換的計(jì)算機(jī)(209)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的數(shù)控車床的控制系統(tǒng)，其特征在于， 所述的電源供應(yīng)模塊(208)上連接有用于保護(hù)整個(gè)控制系統(tǒng)的保 險(xiǎn)裝置(300)。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的數(shù)控車床的控制系統(tǒng)， 其特征在于，所述的可編程控制器PLC (202)與電機(jī)(206)之 間還連接有用于改變電機(jī)(206)轉(zhuǎn)動(dòng)速度的變頻器(301)。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種數(shù)控車床的控制系統(tǒng)。它解決了現(xiàn)有數(shù)控車床控制系統(tǒng)穩(wěn)定性差、操作不方便等問題。本數(shù)控車床的控制系統(tǒng)，包括一個(gè)用于供用戶輸入各種機(jī)械加工設(shè)定值的操作控制模塊和與操作控制模塊相連接用于接受設(shè)定值并輸出加工控制命令的CNC數(shù)控模塊，所述的CNC數(shù)控模塊上連接有對(duì)加工控制命令進(jìn)行邏輯處理后并輸出控制信號(hào)對(duì)車床進(jìn)行控制的可編程控制器PLC，操作控制模塊的一端與可編程控制器PLC相連接，所述的可編程控制器PLC上連接有上料動(dòng)力機(jī)構(gòu)、加工動(dòng)力機(jī)構(gòu)和電機(jī)。本實(shí)用新型將CNC數(shù)控系統(tǒng)與可編程控制器PLC相結(jié)合控制車床工作，具有使用方便，適用范圍廣，性價(jià)比高，整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G05B19/414GK201233529SQ20082012023
公開日2009年5月6日 申請(qǐng)日期2008年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月20日
發(fā)明者付中慶, 葉福才 申請(qǐng)人:臺(tái)州騰宇銅業(yè)有限公司