旋轉第四軸與cnc加工中心聯機控制系統及控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及CNC機床加工技術領域，具體是涉及一種旋轉第四軸與CNC加工中心聯機控制系統及控制方法。
【背景技術】
[0002]一般情況下，數控銑床或CNC加工中心有X、Y、Z三個基本軸，其他旋轉軸為旋轉第四軸，旋轉第四軸使用時，工件一次裝夾即可完成多個面的加工，適用于一般多面體的加工，如渦輪式空壓機殼體的四面孔、槽的加工等，且其加工精度、效率得以顯著的提高。旋轉第四軸通常包括于控制器、裝置本體和設于裝置本體上的伺服電機、減速機、工裝夾具。工作時，裝置本體安裝于CNC加工機床或加工中心的工作臺上，通過控制器驅動伺服電機，伺服電機經減速機后驅動工裝夾具轉動或定位，實現裝夾在工裝夾具上的產品的角度定位，進而實現CNC加工中心的旋轉第四軸加工。但是，現有技術中，旋轉第四軸的控制器通常被設計為CNC加工中心主控制系統的一個擴展模塊，其不具備后處理功能，只能作為主控制器的執行控制單元，因此，針對不同的CNC加工中心主控制器，旋轉第四軸控制器需要單獨開發設計，也就是說目前旋轉第四軸的控制器的通用性和兼容性差，致使其應用受到限制。此外，主控制器與旋轉第四軸控制器的聯機通信方式為:旋轉第四軸控制器通過脈沖信號總線與主控制器實現通信，這種通信模式驅動角度定位時，往往需要幾萬個通斷信號，容易出現誤差，也就是說現有旋轉第四軸控制器的控制精度較差。
【發明內容】
[0003]為了解決上述技術問題，本發明提出一種旋轉第四軸與CNC加工中心聯機控制系統及控制方法，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點，能夠廣泛適用于不同類型的CNC加工中心。
[0004]本發明的技術方案是這樣實現的:
[0005]一種旋轉第四軸與CNC加工中心聯機控制系統，包括旋轉第四軸、信號轉接板和CNC加工中心的主控制器，所述旋轉第四軸包括PLC控制器、伺服電機、減速機和用于產品裝夾固定的工裝夾具，所述PLC控制器控制所述伺服電機旋轉或定位，所述伺服電機經所述減速機后驅動所述工裝夾具旋轉或定位；所述信號轉接板具有若干運動指令輸入端及對應的運動指令輸出端、若干反饋信號輸入端及對應的反饋指令輸出端；所述PLC控制器具有與所述運動指令輸出端對接的角度信號輸入端和與反饋信號輸入端對接的角度完成信號輸出端，所述主控制器具有與所述運動指令輸入端對接的代碼信號輸出端和與所述反饋指令輸出端對接的代碼完成信號輸入端。
[0006]作為本發明的進一步改進，還包括伺服驅動器和編碼器，所述PLC控制器通過所述伺服驅動器和所述編碼器控制所述伺服電機旋轉或定位。
[0007]作為本發明的進一步改進，還包括用于顯示工裝夾具固定的產品的位置狀態和修改該產品角度定位參數的人機界面，所述人機界面與所述PLC控制器電連接。
[0008]一種旋轉第四軸與CNC加工中心聯機的控制方法，包括所述主控制器、所述信號轉接板和所述PLC控制器，所述主控制器執行M代碼后通過所述代碼信號輸出端輸出數字量1信號，作為所述信號轉接板的運動指令，所述信號轉接板的運動指令輸入端接收該運動指令，并將該M代碼對應的數字量1信號轉換為對應的1角度信號通過所述運動指令輸出端發送給所述PLC控制器，所述PLC控制器根據對應的1角度信號作角度定位動作，所述PLC控制器角度定位動作完成后通過所述角度完成信號輸出端輸出1角度完成信號，作為所述信號轉接板的運動指令，所述信號轉接板的反饋信號輸入端接受該運動指令，并將該1角度完成信號轉換為M代碼完成信號通過所述反饋指令輸出端發送給所述主控制器，所述主控制器根據對應的M代碼完成信號執行后段程式。
[0009]作為本發明的進一步改進，每個1角度信號對應一個M代碼，每一個1角度信號對應一個定位角度值。
[0010]作為本發明的進一步改進，通過所述人機界面修改所述1角度信號對應的定位角度值。
[0011]作為本發明的進一步改進，通過設定所述反饋指令輸出端導通時間實現M代碼完成信號的傳送，當所述旋轉第四軸出現任何異常狀況時，所述PLC控制器不發送1角度完成信號給所述信號轉接板，所述反饋指令輸出端不導通。
[0012]本發明的有益效果是:本發明提供一種旋轉第四軸與CNC加工中心聯機控制系統及控制方法，該聯機控制系統及控制方法通過信號轉接板實現主控制器與PLC控制器之間的通信，主控制器輸出M代碼信號作為運動指令通過信號轉接板向PLC控制器提供角度信號，PLC控制器根據對應的角度信號作角度定位動作，PLC控制器完成角度定位動作后通過信號轉接板向CNC加工中心的主控制器反饋M代碼完成信號，從而實現PLC控制器與主控制器之間的聯機通信。相對現有技術通過脈沖信號總線通信，該聯機控制系統及方法通過M代碼與角度信號以及角度定位值的對應，并通過數字量1信號實現主控制器與PLC控制器之間的通信，不容易出現誤差，具有操作簡單、后處理方便、控制精度高的優勢。針對不同的CNC加工中心，通過人機界面修改產品角度定位參數即可實現旋轉第四軸與CNC加工中心的聯機，因此，本發明控制系統具有良好的通用性和兼容性，應用將會更加廣泛。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發明工作原理框圖；
[0014]結合附圖，作以下說明:
[0015]I PLC控制器11 角度?目號輸入端
[0016]12 角度完成?目號輸出端2 ?目號轉接板
[0017]21--運動指令輸入端22--運動指令輸出端
[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?目號輸出端
[0020]32——代碼完成信號輸入端4——伺服電機
[0021]5——減速機6——工裝夾具
[0022]7 人機界面8 伺服驅動器
[0023]9--編碼器
【具體實施方式】
[0024]為了能夠更清楚地理解本發明的技術內容，特舉以下實施例詳細說明，其目的僅在于更好理解本發明的內容而非限制本發明的保護范圍。
[0025]如圖1所示，一種旋轉第四軸與CNC加工中心聯機控制系統，包括旋轉第四軸、信號轉接板2和CNC加工中心的主控制器3，所述旋轉第四軸包括PLC控制器1、伺服電機4、減速機5和用于產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旋轉或定位，所述伺服電機經所述減速機后驅動所述工裝夾具旋轉或定位；所述信號轉接板具有若干運動指令輸入端21及對應的運動指令輸出端22、若干反饋信號輸入端23及對應的反饋指令輸出端24 ;所述PLC控制器具有與所述運動指令輸出端對接的角度信號輸入端11和與反饋信號輸入端對接的角度完成信號輸出端12，所述主控制器具有與所述運動指令輸入端對接的代碼信號輸出端31和與所述反饋指令輸出端對接的代碼完成信號輸入端32。這樣，旋轉第四軸的PLC控制器與CNC加工中心的主控制器的聯機通信通過信號轉接板中轉實現，主控制器輸出代碼信號作為運動指令通過信號轉接板向PLC控制器提供角度信號，PLC控制器根據對應的角度信號作角度定位動作，PLC控制器完成角度定位動作后通過信號轉接板向CNC加工中心的主控制器反饋代碼完成信號，從而實現PLC控制器與主控制器之間的聯機通信。相對現有技術通過脈沖信號總線通信，該聯機通信通過輸出代碼信號作為運動指令，不容易出現誤差，具有操作簡單、后處理方便、控制精度高的優勢。
[0026]優選的，還包括伺服驅動器8和編碼器9，所述PLC控制器通過所述伺服驅動器和所述編碼器控制所述伺服電機旋轉或定位。這樣，伺服驅動器通過讀取編碼器獲得:轉子速度，轉子位置和機械位置，從而完成:伺服電機的速度控制，伺服電機的轉矩控制，機械位置同步跟蹤和定點停車。
[0027]優選的，還包括用于顯示工裝夾具