CN106802633A - 一种车铣复合机床数控*** - Google Patents

一种车铣复合机床数控*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种车铣复合机床数控***，包括按键面板、ARM处理器、运动控制处理器、运动隔离转换电路、伺服驱动器、伺服电机、IO扩展电路、IO隔离转换电路、输入接口和输出接口，按键面板将按键信息传送到ARM处理器进行运算处理得到运动轨迹信息，将运动轨迹信息传送到运动控制处理器进行解析，对解析后的数据进行直线、圆弧、插补和位置控制运算，并输出伺服脉冲控制信号经运动隔离转换电路传送到伺服驱动器，伺服驱动器接收到伺服脉冲控制信号后控制伺服电机进行相应运转。实施本发明的车铣复合机床数控***，具有以下有益效果：能执行直线和圆弧插补、能加工复杂的工件、加工精度较高、加工速度较快、操作简单易用。

Description

一种车铣复合机床数控***
技术领域
本发明涉及数控机床领域，特别涉及一种车铣复合机床数控***。
背景技术
现有的车铣复合机床数控***有两种，第一种是通用车铣复合机床数控***，其通用性较强。适用于普通车铣工件的加工，当用于工具类工件加工时，批量生产速度慢，而且编程操作比较复杂。对操作员工的文化和技术水平要求较高，操作工培训时间长，上手慢。第二种是车铣复合机床数控***，其专用于工具类工件的加工，使用简易，ARM处理器直接控制伺服驱动，用于工具工件加工时，其速度比第一种快。由于简易，ARM的处理能力有限，不能执行直线和圆弧插补，只能加工简单的工件，不能加工复杂的工件，其加工精度低。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述不能执行直线和圆弧插补、不能加工复杂的工件、加工精度较低、加工速度较慢、操作较为复杂的缺陷，提供一种能执行直线和圆弧插补、能加工复杂的工件、加工精度较高、加工速度较快、操作简单易用的车铣复合机床数控***。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种车铣复合机床数控***，包括按键面板、ARM处理器、运动控制处理器、运动隔离转换电路、伺服驱动器、伺服电机、IO扩展电路、IO隔离转换电路、输入接口和输出接口，所述按键面板将用户的按键信息传送到所述ARM处理器，所述ARM处理器对所述按键信息进行运算处理得到运动轨迹信息，并将所述运动轨迹信息传送到所述运动控制处理器，所述运动控制处理器对所述运动轨迹信息进行解析，对解析后的数据进行直线、圆弧、插补和位置控制运算，并输出伺服脉冲控制信号经所述运动隔离转换电路传送到所述伺服驱动器，所述伺服驱动器接收到所述伺服脉冲控制信号后控制所述伺服电机进行相应运转，所述ARM处理器还根据所述按键信息向所述IO扩展电路下发控制指令，所述IO扩展电路将所述控制指令传送到所述IO隔离转换电路，所述IO隔离转换电路将所述控制指令进行隔离、转换和抗干扰处理后控制所述输入接口和输出接口。
在本发明所述的车铣复合机床数控***中，还包括第一存储器，所述第一存储器与所述ARM处理器连接、用于存储所述车铣复合机床数控***运行时的程序和变量。
在本发明所述的车铣复合机床数控***中，还包括第二存储器，所述第二存储器与所述ARM处理器连接、用于存储所述车铣复合机床数控***的启动代码、uC/OS实时操作***的数控执行程序和所需的数控程序。
在本发明所述的车铣复合机床数控***中，还包括第三存储器，所述第三存储器与所述ARM处理器连接、用于存储用户设置的数据、刀具参数和位置数据。
在本发明所述的车铣复合机床数控***中，还包括网络接口，所述网络接口与所述ARM处理器连接、用于传送加工数据、运行情况、故障代码和产量信息。
在本发明所述的车铣复合机床数控***中，还包括RS485接口，所述RS485接口与所述ARM处理器连接、用于传送加工数据、运行情况、故障代码和产量信息。
在本发明所述的车铣复合机床数控***中，还包括USB接口，所述USB接口与所述ARM处理器连接、用于更新***程序或拷贝加工数据。
在本发明所述的车铣复合机床数控***中，还包括LCD显示器，所述LCD显示器与所述ARM处理器连接、用于显示用户界面和软件功能。
在本发明所述的车铣复合机床数控***中，还包括电源***，所述电源***与所述ARM处理器连接、用于为所述车铣复合机床数控***供电。
在本发明所述的车铣复合机床数控***中，还包括电子脉冲手轮，所述电子脉冲手轮与所述运动控制处理器连接、用于进行机械工作原点的设定、手动方式的步进微调和加工中的中断***动作。
实施本发明的车铣复合机床数控***，具有以下有益效果：由于使用按键面板、ARM处理器、运动控制处理器、运动隔离转换电路、伺服驱动器、伺服电机按键面板将用户的按键信息传送到ARM处理器，ARM处理器对按键信息进行运算处理得到运动轨迹信息，并将其传送到运动控制处理器，运动控制处理器对其解析并进行直线、圆弧、插补和位置控制运算，输出伺服脉冲控制信号经运动隔离转换电路传送到伺服驱动器，伺服驱动器控制伺服电机进行相应运转，所以其能执行直线和圆弧插补、能加工复杂的工件、加工精度较高、加工速度较快、操作简单易用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明车铣复合机床数控***一个实施例中的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明车铣复合机床数控***实施例中，其车铣复合机床数控***的结构示意图如图1所示。图1中，该车铣复合机床数控***包括按键面板1、ARM处理器2、运动控制处理器3、运动隔离转换电路4、伺服驱动器5、伺服电机6、IO扩展电路7、IO隔离转换电路8、输入接口9和输出接口10，其中，按键面板上部分功能按键均对应有一个LED功能灯，当该车铣复合机床数控***上电后，用户通过按键面板1操作机床，按键面板1通过总线将用户输入的按键信息(即功能操作信息)发送给ARM处理器2，ARM处理器2点亮按键对应的LED功能灯，ARM处理器2将按键信息进行运算处理(具体是对按键信进行功能解码)后得到运动轨迹信息，通过数据总线接口将运动轨迹信息传送到运动控制处理器3。运动控制处理器3对运动轨迹信息进行解析，对解析后的数据进行直线、圆弧、插补和位置控制运算，也就是执行相应的速度计算、插补、位置伺服和位置反馈的各个阶段的运动，并输出伺服脉冲控制信号经运动隔离转换电路4传送到机床的伺服驱动器5，伺服驱动器5的伺服位置信号也经运动隔离转换电路4传送回运动控制处理器3。伺服驱动器5接收到伺服脉冲控制信号后控制伺服电机6进行相应运转。
本实施例中，IO扩展电路7通过总线与ARM处理器2连接，负责机床与车铣复合机床数控***的连通，该ARM处理器2还根据按键信息的不同功能解码向IO扩展电路7下发控制指令(也就是将ARM处理器2中各IO输出口的信息即控制指令传送到IO扩展电路7)，IO扩展电路7将控制指令传送到IO隔离转换电路8，IO隔离转换电路8将控制指令进行隔离、转换和抗干扰处理后控制输入接口9和输出接口10，也就是IO隔离转换电路8执行相应的输入接口9和输出接口10的逻辑控制。值得一提的是，上述输入接口9可以是机床的各传感器和限位开关的输入接口，上述输出接口10可以是机床各电磁阀和继电器的输出接口，换句话说，IO隔离转换电路8根据ARM处理器3的控制指令控制机床各电磁阀和继电器的输出接口的状态，以及实时反馈机床各传感器和限位开关的输入接口的状态给ARM处理器2。
值得一提的是，本实施例中，伺服驱动器5的个数为可以为一个或多个，伺服电机6的个数与伺服驱动器的个数对应，也为一个或多个，图1中只是作为一个例子画出了一个伺服驱动器5和一个伺服电机6，当然，在本实施例的一些情况下，可以根据具体需要相应增加伺服驱动器5和伺服电机6的数量，例如：将伺服驱动器5和伺服电机6的数量分别增设到五个。
本实施例中，该车铣复合机床数控***是一种实时位置控制***，根据用户输入的数据实时计算出直线和圆弧插补后的运动轨迹信息。实时根据当前运动位置补偿、计算下一步的运动轨迹，根据机床的运动状态实时控制机床的输出接10，实时检测输入接口9。控制各电磁阀和继电器输出状态，检测各传感器和限位开关的状态。该车铣复合机床数控***采用ARM处理器2和运动控制处理器3及uC/OS实时操作***实现机床的控制，专用数控***程序和软件平台采用uC/OS实时操作***，专用数控***程序根据按键面板1的不同按键，选择不同的功能和方法，执行相应的控制动作。其能实现车铣复合机床高速和高精度的加工。本发明的车铣复合机床数控***主要是针对工具类工件加工用，使用运动控制处理器3可以使加工速度较快，编程操作界面相当简单，操作工可以立刻上手，这样就不需要操作者具有数控编程基础。采用ARM处理器2和运动控制处理器3，开发专用数控***程序，其加工速度快，操作简单易懂。使用运动控制处理器3使得加工精度较高，采用硬件直线和圆弧插件，其加工速度较快、可以加工复杂形状的工件。
本实施例中，该车铣复合机床数控***还包括电子脉冲手轮19，该电子脉冲手轮19与运动控制处理器3连接、用于进行机械工作原点的设定、手动方式的步进微调和加工中的中断***动作等。
本实施例中，该车铣复合机床数控***还包括第一存储器11，第一存储器11与ARM处理器2连接、用于存储车铣复合机床数控***运行时的程序和变量。第一存储器11为动态内存SRAM，断电数据不保存。
本实施例中，该车铣复合机床数控***还包括第二存储器12，第二存储器12与ARM处理器2连接、用于存储车铣复合机床数控***的启动代码、uC/OS实时操作***的数控执行程序和所需的数控程序。第二存储器12为FLASH。
本实施例中，该车铣复合机床数控***还包括第三存储器13，第三存储器13与ARM处理器2连接、用于存储用户设置的数据、刀具参数和位置数据。
本实施例中，该车铣复合机床数控***还包括网络接口14，单个或多个车铣复合机床数控***通过网络接口14连接电脑，具体的，网络接口14与ARM处理器2连接、用于通过专用软件在ARM处理器2与电脑之间传送加工数据、运行情况、故障代码和产量信息。
本实施例中，该车铣复合机床数控***还包括RS485接口15，单个或多个车铣复合机床数控***通过RS485接口15连接电脑，具体的，RS485接口15与ARM处理器2连接、用于通过专用软件在ARM处理器2与电脑之间传送加工数据、运行情况、故障代码和产量信息。
本实施例中，该车铣复合机床数控***还包括USB接口16，USB接口16与ARM处理器2连接，通过USB接口16可以更新***程序，也可以通过USB接口16拷贝加工数据。
本实施例中，该车铣复合机床数控***还包括LCD显示器17，LCD显示器17与ARM处理器2连接、用于显示用户界面和软件功能。该车铣复合机床数控***还包括电源***18，电源***18与ARM处理器2连接、用于为车铣复合机床数控***供电。
总之，在本实施例中，ARM处理器2负责该车铣复合机床数控***的信息和数据的运算、人机交互、显示处理、软件程序的执行、按键面板1的数据处理解析、网络接口14的数据的处理传输、RS485接口15的数据处理传输、USB接口16的数据处理传输。运动控制处理器3对ARM处理器2传来的数据进行解析，对解析后的数据进行直线、圆弧、插补和位置控制等运算，对相应的伺服驱动器5进行控制。在本实施例的一些情况下，ARM处理器2可选用同系列相同功能引脚的嵌入式微处理器，工作于uC/OS实时操作***或Linux操作***，运动控制处理器3可采用专用运动控制处理器或DSP数字信号处理器。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种车铣复合机床数控***，其特征在于，包括按键面板、ARM处理器、运动控制处理器、运动隔离转换电路、伺服驱动器、伺服电机、IO扩展电路、IO隔离转换电路、输入接口和输出接口，所述按键面板将用户的按键信息传送到所述ARM处理器，所述ARM处理器对所述按键信息进行运算处理得到运动轨迹信息，并将所述运动轨迹信息传送到所述运动控制处理器，所述运动控制处理器对所述运动轨迹信息进行解析，对解析后的数据进行直线、圆弧、插补和位置控制运算，并输出伺服脉冲控制信号经所述运动隔离转换电路传送到所述伺服驱动器，所述伺服驱动器接收到所述伺服脉冲控制信号后控制所述伺服电机进行相应运转，所述ARM处理器还根据所述按键信息向所述IO扩展电路下发控制指令，所述IO扩展电路将所述控制指令传送到所述IO隔离转换电路，所述IO隔离转换电路将所述控制指令进行隔离、转换和抗干扰处理后控制所述输入接口和输出接口。
2.根据权利要求1所述的车铣复合机床数控***，其特征在于，还包括第一存储器，所述第一存储器与所述ARM处理器连接、用于存储所述车铣复合机床数控***运行时的程序和变量。
3.根据权利要求2所述的车铣复合机床数控***，其特征在于，还包括第二存储器，所述第二存储器与所述ARM处理器连接、用于存储所述车铣复合机床数控***的启动代码、uC/OS实时操作***的数控执行程序和所需的数控程序。
4.根据权利要求3所述的车铣复合机床数控***，其特征在于，还包括第三存储器，所述第三存储器与所述ARM处理器连接、用于存储用户设置的数据、刀具参数和位置数据。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的车铣复合机床数控***，其特征在于，还包括网络接口，所述网络接口与所述ARM处理器连接、用于传送加工数据、运行情况、故障代码和产量信息。
6.根据权利要求1至4任意一项所述的车铣复合机床数控***，其特征在于，还包括RS485接口，所述RS485接口与所述ARM处理器连接、用于传送加工数据、运行情况、故障代码和产量信息。
7.根据权利要求1至4任意一项所述的车铣复合机床数控***，其特征在于，还包括USB接口，所述USB接口与所述ARM处理器连接、用于更新***程序或拷贝加工数据。
8.根据权利要求1至4任意一项所述的车铣复合机床数控***，其特征在于，还包括LCD显示器，所述LCD显示器与所述ARM处理器连接、用于显示用户界面和软件功能。
9.根据权利要求1至4任意一项所述的车铣复合机床数控***，其特征在于，还包括电源***，所述电源***与所述ARM处理器连接、用于为所述车铣复合机床数控***供电。
10.根据权利要求1所述的车铣复合机床数控***，其特征在于，还包括电子脉冲手轮，所述电子脉冲手轮与所述运动控制处理器连接、用于进行机械工作原点的设定、手动方式的步进微调和加工中的中断***动作。
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