旋轉(zhuǎn)第四軸與cnc加工中心聯(lián)機(jī)控制系統(tǒng)及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及CNC機(jī)床加工技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種旋轉(zhuǎn)第四軸與CNC加工中心聯(lián)機(jī)控制系統(tǒng)及控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]一般情況下，數(shù)控銑床或CNC加工中心有X、Y、Z三個(gè)基本軸，其他旋轉(zhuǎn)軸為旋轉(zhuǎn)第四軸，旋轉(zhuǎn)第四軸使用時(shí)，工件一次裝夾即可完成多個(gè)面的加工，適用于一般多面體的加工，如渦輪式空壓機(jī)殼體的四面孔、槽的加工等，且其加工精度、效率得以顯著的提高。旋轉(zhuǎn)第四軸通常包括于控制器、裝置本體和設(shè)于裝置本體上的伺服電機(jī)、減速機(jī)、工裝夾具。工作時(shí)，裝置本體安裝于CNC加工機(jī)床或加工中心的工作臺(tái)上，通過控制器驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)，伺服電機(jī)經(jīng)減速機(jī)后驅(qū)動(dòng)工裝夾具轉(zhuǎn)動(dòng)或定位，實(shí)現(xiàn)裝夾在工裝夾具上的產(chǎn)品的角度定位，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)CNC加工中心的旋轉(zhuǎn)第四軸加工。但是，現(xiàn)有技術(shù)中，旋轉(zhuǎn)第四軸的控制器通常被設(shè)計(jì)為CNC加工中心主控制系統(tǒng)的一個(gè)擴(kuò)展模塊，其不具備后處理功能，只能作為主控制器的執(zhí)行控制單元，因此，針對(duì)不同的CNC加工中心主控制器，旋轉(zhuǎn)第四軸控制器需要單獨(dú)開發(fā)設(shè)計(jì)，也就是說目前旋轉(zhuǎn)第四軸的控制器的通用性和兼容性差，致使其應(yīng)用受到限制。此外，主控制器與旋轉(zhuǎn)第四軸控制器的聯(lián)機(jī)通信方式為:旋轉(zhuǎn)第四軸控制器通過脈沖信號(hào)總線與主控制器實(shí)現(xiàn)通信，這種通信模式驅(qū)動(dòng)角度定位時(shí)，往往需要幾萬個(gè)通斷信號(hào)，容易出現(xiàn)誤差，也就是說現(xiàn)有旋轉(zhuǎn)第四軸控制器的控制精度較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種旋轉(zhuǎn)第四軸與CNC加工中心聯(lián)機(jī)控制系統(tǒng)及控制方法，具有操作簡單、后處理方便、控制精度高、兼容性和通用性好等優(yōu)點(diǎn)，能夠廣泛適用于不同類型的CNC加工中心。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0005]一種旋轉(zhuǎn)第四軸與CNC加工中心聯(lián)機(jī)控制系統(tǒng)，包括旋轉(zhuǎn)第四軸、信號(hào)轉(zhuǎn)接板和CNC加工中心的主控制器，所述旋轉(zhuǎn)第四軸包括PLC控制器、伺服電機(jī)、減速機(jī)和用于產(chǎn)品裝夾固定的工裝夾具，所述PLC控制器控制所述伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)或定位，所述伺服電機(jī)經(jīng)所述減速機(jī)后驅(qū)動(dòng)所述工裝夾具旋轉(zhuǎn)或定位；所述信號(hào)轉(zhuǎn)接板具有若干運(yùn)動(dòng)指令輸入端及對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)指令輸出端、若干反饋信號(hào)輸入端及對(duì)應(yīng)的反饋指令輸出端；所述PLC控制器具有與所述運(yùn)動(dòng)指令輸出端對(duì)接的角度信號(hào)輸入端和與反饋信號(hào)輸入端對(duì)接的角度完成信號(hào)輸出端，所述主控制器具有與所述運(yùn)動(dòng)指令輸入端對(duì)接的代碼信號(hào)輸出端和與所述反饋指令輸出端對(duì)接的代碼完成信號(hào)輸入端。
[0006]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，還包括伺服驅(qū)動(dòng)器和編碼器，所述PLC控制器通過所述伺服驅(qū)動(dòng)器和所述編碼器控制所述伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)或定位。
[0007]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，還包括用于顯示工裝夾具固定的產(chǎn)品的位置狀態(tài)和修改該產(chǎn)品角度定位參數(shù)的人機(jī)界面，所述人機(jī)界面與所述PLC控制器電連接。
[0008]一種旋轉(zhuǎn)第四軸與CNC加工中心聯(lián)機(jī)的控制方法，包括所述主控制器、所述信號(hào)轉(zhuǎn)接板和所述PLC控制器，所述主控制器執(zhí)行M代碼后通過所述代碼信號(hào)輸出端輸出數(shù)字量1信號(hào)，作為所述信號(hào)轉(zhuǎn)接板的運(yùn)動(dòng)指令，所述信號(hào)轉(zhuǎn)接板的運(yùn)動(dòng)指令輸入端接收該運(yùn)動(dòng)指令，并將該M代碼對(duì)應(yīng)的數(shù)字量1信號(hào)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的1角度信號(hào)通過所述運(yùn)動(dòng)指令輸出端發(fā)送給所述PLC控制器，所述PLC控制器根據(jù)對(duì)應(yīng)的1角度信號(hào)作角度定位動(dòng)作，所述PLC控制器角度定位動(dòng)作完成后通過所述角度完成信號(hào)輸出端輸出1角度完成信號(hào)，作為所述信號(hào)轉(zhuǎn)接板的運(yùn)動(dòng)指令，所述信號(hào)轉(zhuǎn)接板的反饋信號(hào)輸入端接受該運(yùn)動(dòng)指令，并將該1角度完成信號(hào)轉(zhuǎn)換為M代碼完成信號(hào)通過所述反饋指令輸出端發(fā)送給所述主控制器，所述主控制器根據(jù)對(duì)應(yīng)的M代碼完成信號(hào)執(zhí)行后段程式。
[0009]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，每個(gè)1角度信號(hào)對(duì)應(yīng)一個(gè)M代碼，每一個(gè)1角度信號(hào)對(duì)應(yīng)一個(gè)定位角度值。
[0010]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，通過所述人機(jī)界面修改所述1角度信號(hào)對(duì)應(yīng)的定位角度值。
[0011]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，通過設(shè)定所述反饋指令輸出端導(dǎo)通時(shí)間實(shí)現(xiàn)M代碼完成信號(hào)的傳送，當(dāng)所述旋轉(zhuǎn)第四軸出現(xiàn)任何異常狀況時(shí)，所述PLC控制器不發(fā)送1角度完成信號(hào)給所述信號(hào)轉(zhuǎn)接板，所述反饋指令輸出端不導(dǎo)通。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明提供一種旋轉(zhuǎn)第四軸與CNC加工中心聯(lián)機(jī)控制系統(tǒng)及控制方法，該聯(lián)機(jī)控制系統(tǒng)及控制方法通過信號(hào)轉(zhuǎn)接板實(shí)現(xiàn)主控制器與PLC控制器之間的通信，主控制器輸出M代碼信號(hào)作為運(yùn)動(dòng)指令通過信號(hào)轉(zhuǎn)接板向PLC控制器提供角度信號(hào)，PLC控制器根據(jù)對(duì)應(yīng)的角度信號(hào)作角度定位動(dòng)作，PLC控制器完成角度定位動(dòng)作后通過信號(hào)轉(zhuǎn)接板向CNC加工中心的主控制器反饋M代碼完成信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)PLC控制器與主控制器之間的聯(lián)機(jī)通信。相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)通過脈沖信號(hào)總線通信，該聯(lián)機(jī)控制系統(tǒng)及方法通過M代碼與角度信號(hào)以及角度定位值的對(duì)應(yīng)，并通過數(shù)字量1信號(hào)實(shí)現(xiàn)主控制器與PLC控制器之間的通信，不容易出現(xiàn)誤差，具有操作簡單、后處理方便、控制精度高的優(yōu)勢(shì)。針對(duì)不同的CNC加工中心，通過人機(jī)界面修改產(chǎn)品角度定位參數(shù)即可實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)第四軸與CNC加工中心的聯(lián)機(jī)，因此，本發(fā)明控制系統(tǒng)具有良好的通用性和兼容性，應(yīng)用將會(huì)更加廣泛。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明工作原理框圖；
[0014]結(jié)合附圖，作以下說明:
[0015]I PLC控制器11 角度?目號(hào)輸入端
[0016]12 角度完成?目號(hào)輸出端2 ?目號(hào)轉(zhuǎn)接板
[0017]21--運(yùn)動(dòng)指令輸入端22--運(yùn)動(dòng)指令輸出端
[0018]23--反饋指令輸入端24--反饋指令輸出端
[0019]3 主控制器31 代碼?目號(hào)輸出端
[0020]32——代碼完成信號(hào)輸入端4——伺服電機(jī)
[0021]5——減速機(jī)6——工裝夾具
[0022]7 人機(jī)界面8 伺服驅(qū)動(dòng)器
[0023]9--編碼器
【具體實(shí)施方式】
[0024]為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，特舉以下實(shí)施例詳細(xì)說明，其目的僅在于更好理解本發(fā)明的內(nèi)容而非限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0025]如圖1所示，一種旋轉(zhuǎn)第四軸與CNC加工中心聯(lián)機(jī)控制系統(tǒng)，包括旋轉(zhuǎn)第四軸、信號(hào)轉(zhuǎn)接板2和CNC加工中心的主控制器3，所述旋轉(zhuǎn)第四軸包括PLC控制器1、伺服電機(jī)4、減速機(jī)5和用于產(chǎn)品裝夾固定的工裝夾具6，所述PLC控制器控制所述伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)或定位，所述伺服電機(jī)經(jīng)所述減速機(jī)后驅(qū)動(dòng)所述工裝夾具旋轉(zhuǎn)或定位；所述信號(hào)轉(zhuǎn)接板具有若干運(yùn)動(dòng)指令輸入端21及對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)指令輸出端22、若干反饋信號(hào)輸入端23及對(duì)應(yīng)的反饋指令輸出端24 ;所述PLC控制器具有與所述運(yùn)動(dòng)指令輸出端對(duì)接的角度信號(hào)輸入端11和與反饋信號(hào)輸入端對(duì)接的角度完成信號(hào)輸出端12，所述主控制器具有與所述運(yùn)動(dòng)指令輸入端對(duì)接的代碼信號(hào)輸出端31和與所述反饋指令輸出端對(duì)接的代碼完成信號(hào)輸入端32。這樣，旋轉(zhuǎn)第四軸的PLC控制器與CNC加工中心的主控制器的聯(lián)機(jī)通信通過信號(hào)轉(zhuǎn)接板中轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)，主控制器輸出代碼信號(hào)作為運(yùn)動(dòng)指令通過信號(hào)轉(zhuǎn)接板向PLC控制器提供角度信號(hào)，PLC控制器根據(jù)對(duì)應(yīng)的角度信號(hào)作角度定位動(dòng)作，PLC控制器完成角度定位動(dòng)作后通過信號(hào)轉(zhuǎn)接板向CNC加工中心的主控制器反饋代碼完成信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)PLC控制器與主控制器之間的聯(lián)機(jī)通信。相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)通過脈沖信號(hào)總線通信，該聯(lián)機(jī)通信通過輸出代碼信號(hào)作為運(yùn)動(dòng)指令，不容易出現(xiàn)誤差，具有操作簡單、后處理方便、控制精度高的優(yōu)勢(shì)。
[0026]優(yōu)選的，還包括伺服驅(qū)動(dòng)器8和編碼器9，所述PLC控制器通過所述伺服驅(qū)動(dòng)器和所述編碼器控制所述伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)或定位。這樣，伺服驅(qū)動(dòng)器通過讀取編碼器獲得:轉(zhuǎn)子速度，轉(zhuǎn)子位置和機(jī)械位置，從而完成:伺服電機(jī)的速度控制，伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)矩控制，機(jī)械位置同步跟蹤和定點(diǎn)停車。
[0027]優(yōu)選的，還包括用于顯示工裝夾具