[發明專利]一種背板并片非圓車削加工控制系統及其控制方法

在審

• 申請號: 202110437661.0
• 申請日: 2021-04-22
• 公開（公告）號: CN113110287A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 張勇;朱志華;汪承研
• 申請（專利權）人: 廣東機電職業技術學院
• 主分類號: G05B19/19
• 分類號: G05B19/19
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 李君

本發明公開了一種背板并片非圓車削加工控制系統，包括上位機模塊、控制器模塊、IO執行元件模塊、X軸、Z軸、S主軸的伺服電機模塊、U軸直線電機模塊；上位機模塊與控制器模塊連接；控制器模塊與IO執行元件模塊連接，并以數字量電壓信號控制IO執行元件模塊；控制器模塊分別與X軸和Z軸的伺服電機模塊連接，并以脈沖方向方式控制X軸和Z軸的伺服電機模塊；控制器模塊與S主軸伺服電機模塊連接，并以模擬量電壓信號控制S主軸伺服電機；控制器模塊通過網線電纜與U軸直線電機模塊的伺服驅動器連接，并以EtherCat總線方式控制U軸直線電機，本發明用于解決背板并片非圓車削加工系統控制及車削刀具進給軌跡的擬合與平滑處理難點。

技術領域

本發明涉及金屬數控車削的研究領域，特別涉及一種背板并片非圓車削加工控制系統及其控制方法。

背景技術

高端3C智能終端產品的外觀設計廣泛采用金屬大曲率弧形背板和圓弧倒角，比如手機和pad的產品背板，其加工方式基本采用第一代“鉆攻機”銑削模式，全流程純銑削，刀具切削路徑長，線速度低，光潔度差；近年出現第二代“銑車復合”的以銑為主，以車為輔的加工模式，切削線速度高，速度平滑，加工效率較第一代提升2-4倍，并能實現鏡面及高光，但其設備制造成本高、維護困難、故障率高。隨著電子行業精密性和效率持續提升以及3C產品生命周期逐漸縮短和異形曲面個性化定制趨勢，以上典型非圓零件加工都呈現個性化、小批量、精密度要求高、加工效率要求高的共同特點，傳統的加工方法已經越來越難以滿足生產要求。

發明內容

本發明的主要目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種背板并片非圓車削加工控制系統及其控制方法，根據并片車削的滾筒式旋轉多工位運動機構及其非圓車削聯動方式，研究其相應的刀具進給運動軌跡和速度規劃，在此基礎提出基于高次樣條插值的橫向截面與縱向型線分離控制擬合方法，特別針對“并片加工”中各工件之間空隙的刀具軌跡以不同方向三次樣條曲線銜接達到刀具軌跡和速度的連續平滑，最后擬合得到適合非圓車削聯動控制的整個非圓加工曲面網格化數據用于控制系統輸出。

非圓車削是根據主軸的轉動角度控制刀具在工件徑向上的往復運動從而加工出非圓形的橫截面外輪廓，其徑向運動與主軸轉動執行嚴格同步，尤為適合非圓截面零件加工，同時非圓車削加工軟靠模法在非圓截面加工引入數控技術，并將控制理論、計算機技術、電子技術、信號處理和軟件工程等應用到非圓截面輪廓加工數控系統設計，使得非圓截面零件的加工精度及效率都得到顯著提升，成為非圓車削加工的主流。基于非圓車削的工作原理，將3C產品金屬件開展多片“并行車削”從而引領“以車代銑”的全新加工模式，“以車代銑”的加工方式極大的提高了效率，設備較為簡單，極大的降低了設備成本，也減少了設備的維護工作，從而極大的降低了整個金屬弧面手機背板的加工成本，將帶來金屬手機背板加工行業的革命性變化。

本發明的第一目的在于提供一種背板并片非圓車削加工控制系統。

本發明的第二目的在于體用一種背板并片非圓車削加工控制方法。

本發明的第一目的通過以下的技術方案實現：

一種背板并片非圓車削加工控制系統，其特征在于，包括上位機模塊、控制器模塊、IO執行元件模塊、X軸伺服電機模塊、Z軸伺服電機模塊、S主軸伺服電機模塊、U軸直線電機模塊；上位機模塊與控制器模塊采用網絡連接；控制器模塊通過信號電線與IO執行元件模塊連接，并以數字量電壓信號控制IO執行元件模塊；控制器模塊分別與X軸伺服電機模塊和Z軸伺服電機模塊連接，并以脈沖方向方式控制X軸伺服電機模塊和Z軸伺服電機模塊；控制器模塊通過信號電纜與S主軸伺服電機模塊的伺服驅動器連接，并以模擬量電壓信號控制S主軸伺服電機；控制器模塊通過網線電纜與U軸直線電機模塊的伺服驅動器連接，并以EtherCat總線方式控制U軸直線電機。