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CN114035511A - 一种图形化数控车床智能控制系统及其控制方法 - Google Patents

一种图形化数控车床智能控制系统及其控制方法 Download PDF

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CN114035511A CN202111196347.4A CN202111196347A CN114035511A CN 114035511 A CN114035511 A CN 114035511A CN 202111196347 A CN202111196347 A CN 202111196347A CN 114035511 A CN114035511 A CN 114035511A
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Abstract

本发明涉及数控车床技术领域，尤其涉及一种图形化数控车床智能控制系统及其控制方法。该系统包括数控车床、上位机和下位机，上位机和下位机之间为USB串行通讯。上位机为计算机，用于实现图形编辑、工艺参数设置、数控代码生成和加工仿真，下位机包括DSP芯片、在线测量装置和CNC控制器，用于实现在线测量和数控车床控制下位机与数控车床本体相连接为一个整体，并实现通讯连接。在上位机进行图形编辑、工艺参数设置后，自动生成数控代码并进行加工仿真，下位机进行数控车床的控制和在线测量。本发明减少了操作步骤，界面友好，便于操作。降低了操作人员的劳动强度和对技术能力的要求，提供了生产效率。

Description

一种图形化数控车床智能控制系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及数控车床技术领域，尤其涉及一种图形化数控车床智能控制系统及其控制方法。
背景技术
现有的数控车床，其加工流程为使用图形显示软件对需要加工的零件图形进行设计并编辑，然后使用数控代码生成软件，将上述设计好的零件加工图形转换成数控车床的加工文件。将生成的数控车床加工文件拷贝到数控车床控制存储器中，生成对应的刀具运行指令，由刀具执行机构控制刀具运行，完成数控车床的零件加工。可以看出，在现有数控车床的零件加工过程中，电脑、图形编辑软件、数控代码生成软件、车床控制器、车床执行部件都是各自独立的系统，分别完成各自制定的任务。对于数控车床的操作，需要由经过专业技术培训的技术人员完成，操作内容包括图形编辑软件的使用、数控加工代码的生成、数控车床的操作方法。特别是如何将上述生成的数控车床加工代码输入数控车床控制系统，并在数控车床控制系统中使用该代码进行零件加工，这一系列操作具有一定的操作难度，需要对数控车床的运行原理有比较准确的理解，需要具有专业的数控加工知识。
发明内容
本发明的目的在于提供一种图形化数控车床智能控制系统及其控制方法，将图形编辑、数控代码自动生成、加工仿真、在线测量、车床控制器、车床执行部件集成于一体，减少操作步骤和进行智能化控制，实现简化工作流程，界面友好，便于操作，降低了对于操作人员的技术能力要求，提高了生产效率。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种图形化数控车床智能控制系统，包括数控车床、上位机和下位机，所述上位机和下位机之间为USB串行通讯，其特征在于：所述上位机为计算机，用于实现图形编辑、工艺参数设置、数控代码生成和加工仿真，所述下位机包括DSP芯片、在线测量装置和CNC控制器，用于实现在线测量和数控车床控制，下位机与数控车床本体相连接为一个整体，并实现通讯连接。
作为本发明的进一步改进，所述在线测量装置为工件测量装置和刀具测量装置中的至少一种。
作为本发明的进一步改进，所述CNC控制器上设置有控制面板，控制面板上设置有功能按键，用于数控机床的手动控制。
作为本发明的进一步改进，所述控制面板上设置有手动、自动的功能按键，用于实现数控机床的手动控制和自动控制的自由切换。
作为本发明的进一步改进，所述控制面板上设置有急停按键，用于在紧急状况下，手动停止数控车床的运行。
作为本发明的进一步改进，所述控制面板上设置有手脉接口，用于连接外置的手脉装置。
一种图形化数控车床智能控制系统的控制方法，其特征在于：具体包括如下步骤，
步骤一：通过上位机，对加工零件的图形进行绘制和图形编辑，并转换成DXF加工文件；
步骤二：设置加工工艺参数，生成数控代码；
步骤三：对数控代码进行仿真校验，校验合格后输出至下位机；
步骤四：下位机依据代码的指令控制数控车床，进行零件的加工，并将加工过程中，零件的状态实时反馈至上位机；
步骤五：完成零件的加工，并对加工质量进行检测。
作为本发明的进一步改进，所述工艺参数包括刀具参数，所述刀具参数包括刀具类型和运动路径。
作为本发明的进一步改进，所述工艺参数包括切削参数，所述切削参数包括线速度、切削深度和进给量
作为本发明的进一步改进，所述零件的状态包括定位信息、尺寸、形状。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：提供了一种可智能化控制的图形化数控车床系统，将图形编辑、数控代码自动生成、车床控制器、车床执行部件集成于一体，简单的操作步骤，简化的工作流程，减少了前期用于图形绘制和文件转换的时间，降低了操作人员的劳动强度。无需对操作人员进行专业的的车工知识培训，降低了对于操作人员的技术能力要求，减少了用工成本，同时也提高了生产效率。
【附图说明】
图1是本发明的图形化数控车床智能控制系统的工作流程图。
图2是本发明的下位机控制面板的结构示意图。
图3是本发明的工艺参数设置的界面图。
【具体实施方式】
下面将结合附图1~3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。
如图1~3所示，本发明提供的一种图形化数控车床智能控制系统，包括数控车床、上位机和下位机，所述上位机和下位机之间为USB串行通讯。上位机包括计算机，用于实现图形编辑、工艺参数设置、数控代码生成和加工仿真。下位机包括DSP芯片、在线测量装置和CNC控制器，用于实现在线测量和数控机床控制。CNC控制器上设置有控制面板，控制面板上设置有功能按键和手脉接口。功能按键包括自动、手动、急停按键。手动、自动的功能按键，用于实现数控机床的手动控制和自动控制的自由切换。急停按键用于在紧急状况下，手动停止数控车床的运行。通过手脉接口，可以连接外置的手脉控制，用于手动控制刀具的移动。控制面板上还可以设置X轴电机接口、Z轴电机接口、调速旋钮、主轴启动按键和主轴停止按键，用于手动控制数控车床。下位机与数控车床本体相连接为一个整体，并实现通讯连接。
一种图形化数控车床智能控制系统的控制方法，具体包括如下步骤：
1、通过上位机的计算机，绘制或输入加工零件的图形，对加工零件图形进行图形编辑：按比例放大/缩小、图形截断/延伸/填充。提取图形信息，转换成DXF加工文件。
2、工艺参数的设置：上位机根据工序创建不同的图层，对刀具参数和切削参数进行自动选择。同时，上位机也支持以手动输入的方式进行刀具参数和切削参数的设置或者修改。对每个图层设定对应的刀具：分别选择外圆加工图层、切槽加工图层和螺纹加工图层，分别设定刀具的类型，每个刀具有三种运动路径：轴向运动、径向运动和重复运动，设置切削线速度、切削深度和进给量。包括刀具类型、运动路径的数据库已预设在上位机内，可直接从设置界面进行选择。
3、上位机发送测量指令，下位机测量零件的初始尺寸、形状和定位信息，并反馈至上位机。上位机汇总测量结果和工艺参数，自动生成数控代码。同时，上位机也支持数控代码的手动输入。
4、上位机进行加工仿真，以校验数控代码的正确性。如不正确，返回步骤1，对图形信息进行修改；如正确，进入步骤5。
5、将正确的数控代码输出至下位机，下位机输送指令至控制数控车床进行加工过程，实现对车床的转速、进刀等工作参数的精确控制。加工过程中，测量装置自动对零件的定位信息、尺寸、形状进行测量，并将测量结果反馈至上位机，直至完成加工。
6、测量装置对加工后零件进行尺寸和形状的测量，反馈至上位机，实现加工质量的控制。
通过下位机的CNC控制器，还可以实现对数控车床的自动、手动控制的自由切换。当需要进行手动控制时，具体步骤如下：
1、在下位机的控制面板，选择手动按键，进入手动控制模式。此时，数控车床仅由下位机进行控制，上位机仅用于界面显示。
2、在手脉接口，外接一个手脉装置，通过手脉装置对零件在X轴和Z轴上进行位移。
3、控制面板上设置调速旋钮、主轴启动和主轴停止按键，点击主轴启动按键，车床主轴开始转动，点击主轴停止按键，车床主轴停止转动；顺时针旋转调速旋钮，主轴速度加快，反之减小。
4、控制面板上急停按键，用于在紧急状况下，手动停止和恢复数控车床的运行。
5、完成加工后，点击自动按钮，可切换至自动控制模式，即由上位机输出指令给下位机，并由下位机控制数控车床的加工过程。
本发明的图形化数控车床智能控制系统，将图形编辑、数控代码自动生成、加工仿真、在线测量、车床控制器、车床执行部件集成于一体，界面友好，操作简便，降低了对于操作人员的技术能力要求，减少了用工成本，同时也提高了工作效率。

Claims (10)

1.一种图形化数控车床智能控制系统，包括数控车床、上位机和下位机，所述上位机和下位机之间为USB串行通讯，其特征在于：所述上位机为计算机，用于实现图形编辑、工艺参数设置、数控代码生成和加工仿真，所述下位机包括DSP芯片、在线测量装置和CNC控制器，用于实现在线测量和数控车床控制，下位机与数控车床本体相连接为一个整体，并实现通讯连接。
2.根据权利要求1所述的一种图形化数控车床智能控制系统，其特征在于：所述在线测量装置为工件测量装置和刀具测量装置中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种图形化数控车床智能控制系统，其特征在于：所述CNC控制器上设置有控制面板，控制面板上设置有功能按键，用于数控机床的手动控制。
4.根据权利要求3所述的CNC控制器，其特征在于：所述控制面板上设置有手动、自动的功能按键，用于实现数控机床的手动控制和自动控制的自由切换。
5.根据权利要求3所述的CNC控制器，其特征在于：所述控制面板上设置有急停按键，用于在紧急状况下，手动停止数控车床的运行。
6.根据权利要求3所述的CNC控制器，其特征在于：所述控制面板上设置有手脉接口，用于连接外置的手脉装置。
7.一种图形化数控车床智能控制系统的控制方法，其特征在于：具体包括如下步骤，
步骤一：通过上位机，对加工零件的图形进行绘制和图形编辑，并转换成DXF加工文件；
步骤二：设置加工工艺参数，生成数控代码；
步骤三：对数控代码进行仿真校验，校验合格后输出至下位机；
步骤四：下位机依据代码的指令控制数控车床，进行零件的加工，并将加工过程中，零件的状态实时反馈至上位机；
步骤五：完成零件的加工，并对加工质量进行检测。
8.根据权利要求7所述的一种图形化数控车床智能控制系统的控制方法，其特征在于：所述工艺参数包括刀具参数，所述刀具参数包括刀具类型和运动路径。
9.根据权利要求7所述的一种图形化数控车床智能控制系统的控制方法，其特征在于：所述工艺参数包括切削参数，所述切削参数包括线速度、切削深度和进给量。
10.根据权利要求7所述的一种图形化数控车床智能控制系统的控制方法，其特征在于：所述零件的状态包括定位信息、尺寸、形状。
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