專利名稱：一種數(shù)控銑齒機(jī)床切削主軸實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及機(jī)械加工過程中的監(jiān)控與安全保護(hù)領(lǐng)域，尤其是一種數(shù)控 銑齒機(jī)床切削主軸實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
齒輪在機(jī)械行業(yè)中應(yīng)用非常廣泛，其中大直徑、大模數(shù)齒輪的需求量近年 來增長迅速，但是傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝效率低下，特別是齒輪的齒加工是一個(gè)主要 的瓶頸。如何能夠快速的去除齒槽部分材料，是解決齒加工效率低下的主要手 段。人們先后通過在齒槽部位鉆孔、刨削、銑削等方式，以提高齒輪加工效率。 隨著技術(shù)的發(fā)展，逐漸發(fā)展到齒輪成形粗銑削，直至精銑削。高速銑齒機(jī)床， 在齒輪成形銑削方面己經(jīng)步入正軌。該系列機(jī)床中，進(jìn)給為伺服驅(qū)動(dòng)方式而主 軸為變頻驅(qū)動(dòng)方式。成形銑齒過程是一個(gè)斷續(xù)重切削過程。在這樣的切削條件 下，對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)要求很高，如主電路、控制電路應(yīng)保持良好，不能缺相或 失電，監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)完善并能夠?qū)崿F(xiàn)自檢，加工過程不能過載，效率也不應(yīng)太小， 變頻驅(qū)動(dòng)部分自身故障能夠反饋給控制系統(tǒng)。由此，亟需一種能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控系 統(tǒng)并通過停止切削對(duì)機(jī)床進(jìn)行保護(hù)，同時(shí)，能夠提示出相應(yīng)的簡明故障操作方 式，以便能夠及時(shí)恢復(fù)生產(chǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)上述需求，提供一種數(shù)控銑齒機(jī)床切削主軸實(shí) 時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)可自檢測，能及時(shí)處理故障并預(yù)警。 本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種數(shù)控銑齒機(jī)床切削主軸實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，包括數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)l，其特 征是所述數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)1的伺服驅(qū)動(dòng)輸入接口連接進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)模塊5，數(shù) 控機(jī)床控制系統(tǒng)1的模擬電壓輸出接口連接主軸變頻驅(qū)動(dòng)模塊2;進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)
模塊5的輸出接口連接進(jìn)給伺服電機(jī)6的驅(qū)動(dòng)接口，進(jìn)給伺服電機(jī)6連接工件
進(jìn)給裝置，工件進(jìn)給裝置上設(shè)置工件7;主軸變頻驅(qū)動(dòng)模塊2的驅(qū)動(dòng)輸出接口連
接主軸變頻電機(jī)3，主軸變頻電機(jī)3的輸出接口連接主軸切削刀具4，主軸切削 刀具4與工件7作為加工工藝系統(tǒng)9的輸入部分；主軸變頻驅(qū)動(dòng)模塊2的輸出 接口連接可編程控制器及模擬量檢測擴(kuò)展模塊8的輸入接口，可編程控制器及 模擬量檢測擴(kuò)展模塊8的輸出接口連接上位機(jī)10的控制量輸入接口，上位機(jī)10 的控制量接口連接數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)1的控制量接口。 所述主軸變頻驅(qū)動(dòng)模塊2內(nèi)部包括自檢監(jiān)控模塊。
所述可編程控制器及模擬量檢測擴(kuò)展模塊8的輸出為經(jīng)采樣處理、轉(zhuǎn)換后 的數(shù)字量信號(hào)。
所述主軸變頻驅(qū)動(dòng)模塊2的輸出接口包括自身故障輸出接口 。 所述工件7為平移進(jìn)給部件或旋轉(zhuǎn)部件。 所述工件7所作的運(yùn)動(dòng)為插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)。
所述主軸變頻電機(jī)3在其切削扭矩域閥值或功率域閥值內(nèi)工作。 所述上位機(jī)10的控制量接口同時(shí)連接多臺(tái)數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)1與多臺(tái)可編 程控制器及模擬量檢測擴(kuò)展模塊8。 本實(shí)用新型的有益效果是
1、本實(shí)用新型可以對(duì)機(jī)床加工狀態(tài)域閥值(切削扭矩域閥值)進(jìn)行監(jiān)控。 加工效率要在成本、產(chǎn)值等尋求平衡。這個(gè)域閥不僅可以在過載的情況下實(shí)現(xiàn) 保護(hù)，而且在效率比較低下的時(shí)候，能夠自動(dòng)提高加工速率，促使整個(gè)加工效率的提高。
2、 本實(shí)用新型可以判斷主軸切削刀具(刀盤及刀片)的優(yōu)劣。經(jīng)過一段時(shí) 間的實(shí)際應(yīng)用，獲得整個(gè)工藝的加工參數(shù)，最終能夠?yàn)榧庸さ某杀究刂铺岢鲂?之有效的參考和方案。
3、 本實(shí)用新型可以對(duì)主軸的狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并能夠做出判斷，保證加 工效率與現(xiàn)場安全。
4、 本實(shí)用新型可以對(duì)變頻器故障實(shí)現(xiàn)檢測，對(duì)主軸機(jī)械系統(tǒng)、進(jìn)給系統(tǒng)、 工藝系統(tǒng)以及人身安全實(shí)現(xiàn)有效保護(hù)。
5、 本實(shí)用新型具有普遍實(shí)用價(jià)值，硬件簡單可靠，軟件邏輯明確，原理簡 潔明了，可方便在其它機(jī)床系統(tǒng)上擴(kuò)展，與原有系統(tǒng)容易集成。


圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖。
圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例中的切削扭矩域閥值或功率域閥值獲取流程圖。
圖3是本實(shí)用新型的自檢監(jiān)控模塊運(yùn)行流程圖。
圖4是本實(shí)用新型的多臺(tái)數(shù)控銑齒機(jī)的信息化集成示意圖。
圖中1為數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)、2為主軸變頻驅(qū)動(dòng)模塊、3為主軸變頻電機(jī)、
4為主軸切削刀具、5為進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)模塊、6為進(jìn)給伺服電機(jī)、7為工件、8 為可編程控制器及模擬量檢測擴(kuò)展模塊、9為加工工藝系統(tǒng)、10為上位機(jī)。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述
如圖1， 一種數(shù)控銑齒機(jī)床切削主軸實(shí) 監(jiān)控系統(tǒng)，包括數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)1，數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)l的伺服驅(qū)動(dòng)輸入接口連接進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)模塊5，數(shù)控機(jī) 床控制系統(tǒng)1的模擬電壓輸出接口連接主軸變頻驅(qū)動(dòng)模塊2;進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)模塊
5的輸出接口連接進(jìn)給伺服電機(jī)6的驅(qū)動(dòng)接口，進(jìn)給伺服電機(jī)6連接工件進(jìn)給裝
置，工件進(jìn)給裝置上設(shè)置工件7;主軸變頻驅(qū)動(dòng)模塊2的驅(qū)動(dòng)輸出接口連接主軸
變頻電機(jī)3，主軸變頻電機(jī)3的輸出接口連接主軸切削刀具4，主軸切削刀具4 與工件7作為加工工藝系統(tǒng)9的輸入部分；主軸變頻驅(qū)動(dòng)模塊2的輸出接口連 接可編程控制器及模擬量檢測擴(kuò)展模塊8的輸入接口，可編程控制器及模擬量 檢測擴(kuò)展模塊8的輸出接口連接上位機(jī)10的控制量輸入接口，上位機(jī)10的控 制量接口連接數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)1的控制量接口。
主軸變頻驅(qū)動(dòng)模塊2內(nèi)部包括自檢監(jiān)控模塊?？删幊炭刂破骷澳M量檢測 擴(kuò)展模塊8的輸出為經(jīng)采樣轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)。主軸變頻驅(qū)動(dòng)模塊2的輸出接 口包括自身故障輸出接口。工件7為平移進(jìn)給部件或旋轉(zhuǎn)部件。工件7在進(jìn)給 伺服電機(jī)6的帶動(dòng)下作插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)。主軸變頻電機(jī)3在其切削扭矩域閥值或功率 域閥值內(nèi)工作。
如圖4，上位機(jī)10的控制量接口包括控制量輸出接口與控制量輸入接口， 上位機(jī)10的控制量輸出接口與控制量輸入接口分別連接多臺(tái)數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng) 1與多臺(tái)可編程控制器及模擬量檢測擴(kuò)展模塊8。
本實(shí)用新型的工作方式為
本實(shí)用新型的可編程控制器及模擬量檢測擴(kuò)展模塊8中包括可編程控制器 軟件，在數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)1中自帶控制軟件。
自檢監(jiān)控模塊對(duì)主軸變頻電機(jī)3輸出的功率進(jìn)行檢測，由可編程控制器及 模擬量檢測擴(kuò)展模塊8將檢測到的模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，通過實(shí)驗(yàn)及理論分析，對(duì)該模擬量進(jìn)行采樣及分析，獲得正常加工狀態(tài)下的切削扭矩域閥值或功率域 閥值，切削扭矩域閥值或功率域閥值為數(shù)字量閥值，并設(shè)置閥值得上下值，將 其輸入到數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)1中?？删幊炭刂破骷澳M量檢測擴(kuò)展模塊8經(jīng)過 一定的信號(hào)處理后，將信號(hào)反饋給數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)l,數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)l根 據(jù)這個(gè)值進(jìn)行分析，如果超過切削扭矩域閥值或功率域閥值則產(chǎn)生報(bào)警；同時(shí)， 自檢監(jiān)控模塊在工作時(shí)候?qū)ψ陨砉收线M(jìn)行檢測，通過主軸變頻驅(qū)動(dòng)模塊2的自 身故障輸出接口輸入到可編程控制器及模擬量檢測擴(kuò)展模塊8中，根據(jù)此產(chǎn)生 自身硬件故障報(bào)警，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床切削主軸實(shí)時(shí)監(jiān)控；另外可編程控制器及模擬 量檢測擴(kuò)展模塊8和可編程控制器及模擬量檢測擴(kuò)展模塊8嵌有互檢程序，保 證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
經(jīng)理論及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析后，可獲得機(jī)床正常工作的數(shù)字量域閥，由此范圍 可設(shè)置上下限值比較處理。對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)監(jiān)控，并且需要在理論和實(shí)驗(yàn)的 基礎(chǔ)上形成正常切削的域閥，保證切削的高效，低成本。
進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)模塊5和主軸變頻驅(qū)動(dòng)模塊2在數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)1的控制下 實(shí)現(xiàn)動(dòng)作，保證主軸切削刀具4的正常運(yùn)行。
可編程控制器及模擬量檢測擴(kuò)展模塊8可連接多個(gè)檢測點(diǎn)，對(duì)主軸變頻驅(qū)動(dòng) 模塊的功率模擬量輸出端進(jìn)行采樣處理，可測量出變頻輸出的等效功率數(shù)字量， 進(jìn)而對(duì)切削狀態(tài)進(jìn)行判斷，還有自檢監(jiān)控模塊以及可編程控制器及模擬量檢測 擴(kuò)展模塊8與數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)1的互檢。通過實(shí)時(shí)監(jiān)控，可對(duì)整個(gè)生產(chǎn)線進(jìn) 行管理，方便制造企業(yè)的信息化集成。
本實(shí)用新型未涉及部分均與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求1、一種數(shù)控銑齒機(jī)床切削主軸實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，包括數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)(1)，其特征是所述數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)(1)的伺服驅(qū)動(dòng)輸入接口連接進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)模塊(5)，數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)(1)的模擬電壓輸出接口連接主軸變頻驅(qū)動(dòng)模塊(2)；進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)模塊(5)的輸出接口連接進(jìn)給伺服電機(jī)(6)的驅(qū)動(dòng)接口，進(jìn)給伺服電機(jī)(6)連接工件進(jìn)給裝置，工件進(jìn)給裝置上設(shè)置工件(7)；主軸變頻驅(qū)動(dòng)模塊(2)的驅(qū)動(dòng)輸出接口連接主軸變頻電機(jī)(3)，主軸變頻電機(jī)(3)的輸出接口連接主軸切削刀具(4)，主軸切削刀具(4)與工件(7)作為加工工藝系統(tǒng)(9)的輸入部分；主軸變頻驅(qū)動(dòng)模塊(2)的輸出接口連接可編程控制器及模擬量檢測擴(kuò)展模塊(8)的輸入接口，可編程控制器及模擬量檢測擴(kuò)展模塊(8)的輸出接口連接上位機(jī)(10)的控制量輸入接口，上位機(jī)(10)的控制量接口連接數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)(1)的控制量接口。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)控銑齒機(jī)床切削主軸實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是 所述主軸變頻驅(qū)動(dòng)模塊(2)內(nèi)部包括自檢監(jiān)控模塊。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)控銑齒機(jī)床切削主軸實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是 所述可編程控制器及模擬量檢測擴(kuò)展模塊(8)的輸出為經(jīng)采樣處理、轉(zhuǎn)換后的 數(shù)字量信號(hào)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)控銑齒機(jī)床切削主軸實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是 所述主軸變頻驅(qū)動(dòng)模塊(2)的輸出接口包括自身故障輸出接口。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)控銑齒機(jī)床切削主軸實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是 所述工件(7)為平移進(jìn)給部件或旋轉(zhuǎn)部件。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)控銑齒機(jī)床切削主軸實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是 所述主軸變頻電機(jī)(3)在其切削扭矩域閥值或功率域閥值內(nèi)工作。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)控銑齒機(jī)床切削主軸實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是 所述上位機(jī)(10)的控制量接口同時(shí)連接多臺(tái)數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)(1)與多臺(tái)可 編程控制器及模擬量檢測擴(kuò)展模塊(8)。
專利摘要一種數(shù)控銑齒機(jī)床切削主軸實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，包括數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)，其特征是所述數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)的伺服驅(qū)動(dòng)輸入接口連接進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)模塊，數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)的模擬電壓輸出接口連接主軸變頻驅(qū)動(dòng)模塊；進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)模塊的輸出接口連接進(jìn)給伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)接口，進(jìn)給伺服電機(jī)連接工件進(jìn)給裝置；主軸變頻驅(qū)動(dòng)模塊的驅(qū)動(dòng)輸出接口連接主軸變頻電機(jī)，主軸變頻電機(jī)的輸出接口連接主軸切削刀具；主軸變頻驅(qū)動(dòng)模塊的輸出接口連接可編程控制器及模擬量檢測擴(kuò)展模塊的輸入接口，可編程控制器及模擬量檢測擴(kuò)展模塊的輸出接口連接上位機(jī)的控制量輸入接口，上位機(jī)的控制量接口連接數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)的控制量接口。本實(shí)用新型可保證加工效率與現(xiàn)場安全。
文檔編號(hào)G05B19/406GK201368979SQ20092003748
公開日2009年12月23日 申請日期2009年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月13日
發(fā)明者金 張, 方成剛, 洪榮晶, 黃筱調(diào) 申請人:南京工大數(shù)控科技有限公司