專利名稱：一種數(shù)控銑齒機床切削主軸實時監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機械加工過程中的監(jiān)控與安全保護(hù)領(lǐng)域，尤其是一種數(shù)控銑齒 機床切削主軸實時監(jiān)控系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
齒輪在機械行業(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。高速銑齒機床， 在齒輪成形銑削方面已經(jīng)步入正軌。該系列機床中，進(jìn)給為伺服驅(qū)動方式而主 軸為變頻驅(qū)動方式。成形銑齒過程是一個斷續(xù)重切削過程。在這樣的切削條件 下，對整個控制系統(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監(jiān)控系 統(tǒng)并通過停止切削對機床進(jìn)行保護(hù)，同時，能夠提示出相應(yīng)的簡明故障操作方 式，以便能夠及時恢復(fù)生產(chǎn)的實時監(jiān)控。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對上述需求，提供一種數(shù)控銑齒機床切削主軸實時監(jiān) 控系統(tǒng)，該系統(tǒng)可自檢測，能及時處理故障并預(yù)警。 本發(fā)明的技術(shù)方案是一種數(shù)控銑齒機床切削主軸實時監(jiān)控系統(tǒng)，包括數(shù)控機床控制系統(tǒng)l,其特 征是所述數(shù)控機床控制系統(tǒng)1的伺服驅(qū)動輸入接口連接進(jìn)給伺服驅(qū)動模塊5，數(shù) 控機床控制系統(tǒng)1的模擬電壓輸出接口連接主軸變頻驅(qū)動模塊2;進(jìn)給伺服驅(qū)動
模塊5的輸出接口連接進(jìn)給伺服電機6的驅(qū)動接口，進(jìn)給伺服電機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)動模塊2的驅(qū)動輸出接口連
接主軸變頻電機3，主軸變頻電機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)動模塊2的輸出 接口連接可編程控制器及模擬量檢測擴展模塊8的輸入接口，可編程控制器及 模擬量檢測擴展模塊8的輸出接口連接上位機10的控制量輸入接口，上位機10 的控制量接口連接數(shù)控機床控制系統(tǒng)1的控制量接口。 所述主軸變頻驅(qū)動模塊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。
所述主軸變頻驅(qū)動模塊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所作的運動為插補運動。
所述主軸變頻電機3在其切削扭矩域闊值或功率域閥值內(nèi)工作。 所述上位機10的控制量接口同時連接多臺數(shù)控機床控制系統(tǒng)1與多臺可編 程控制器及模擬量檢測擴展模塊8。
本發(fā)明的有益效果是
1、本發(fā)明可以對機床加工狀態(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。這個域閥不僅可以在過載的情況下實現(xiàn)保護(hù)， 而且在效率比較低下的時候，能夠自動提高加工速率，促使整個加工效率的提高。
2、 本發(fā)明可以判斷主軸切削刀具(刀盤及刀片)的優(yōu)劣。經(jīng)過一段時間的 實際應(yīng)用，獲得整個工藝的加工參數(shù)，最終能夠為加工的成本控制提出行之有 效的參考和方案。
3、 本發(fā)明可以對主軸的狀況進(jìn)行實時監(jiān)控.，并能夠做出判斷，保證加工效
率與現(xiàn)場安全。
4、 本發(fā)明可以對變頻器故障實現(xiàn)檢測，對主軸機械系統(tǒng)、進(jìn)給系統(tǒng)、工藝 系統(tǒng)以及人身安全實現(xiàn)有效保護(hù)。
5、 本發(fā)明具有普遍實用價值，硬件簡單可靠，軟件邏輯明確，原理簡潔明 了，可方便在其它機床系統(tǒng)上擴展，與原有系統(tǒng)容易集成。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖。
圖2是本發(fā)明實施例中的切削扭矩域閥值或功率域閥值獲取流程圖。
圖3是本發(fā)明的自檢監(jiān)控模塊運行流程圖。
圖4是本發(fā)明的多臺數(shù)控銑齒機的信息化集成示意圖。
圖中1為數(shù)控機床控制系統(tǒng)、2為主軸變頻驅(qū)動模塊、3為主軸變頻電機、 4為主軸切削刀具、5為進(jìn)給伺服驅(qū)動模塊、6為進(jìn)給伺服電機、7為ILH牛、8 為可編程控制器及模擬量檢測擴展模塊、9為加工工藝系統(tǒng)、10為上位機。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述
如圖1， 一種數(shù)控銑齒機床切削主軸實時監(jiān)控系統(tǒng)，包括數(shù)控機床控制系統(tǒng)1，數(shù)控機床控制系統(tǒng)1的伺服驅(qū)動輸入接口連接進(jìn)給伺服驅(qū)動模塊5，數(shù)控機 床控制系統(tǒng)1的模擬電壓輸出接口連接主軸變頻驅(qū)動模塊2;進(jìn)給伺服驅(qū)動模塊
5的輸出接口連接進(jìn)給伺服電機6的驅(qū)動接口，進(jìn)給伺服電機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)動模塊2的驅(qū)動輸出接口連接主軸 變頻電機3，主軸變頻電機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)動模塊2的輸出接口連 接可編程控制器及模擬量檢測擴展模塊8的輸入接口，可編程控制器及模擬量 檢測擴展模塊8的輸出接口連接上位機10的控制量輸入接口，上位機10的控 制量接口連接數(shù)控機床控制系統(tǒng)1的控制量接口。
主軸變頻驅(qū)動模塊2內(nèi)部包括自檢監(jiān)控模塊。可編程控制器及模擬量檢測 擴展模塊8的輸出為經(jīng)采樣轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號。主軸變頻驅(qū)動模塊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6的帶動下作插補運動。主軸變頻電機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10的控制量輸出接口與控制量輸入接口分別連接多臺數(shù)控機床控制系統(tǒng) 1與多臺可編程控制器及模擬量檢測擴展模塊8。
本發(fā)明的工作方式為
本發(fā)明的可編程控制器及模擬量檢測擴展模塊8中包括可編程控制器軟件， 在數(shù)控機床控制系統(tǒng)1中自帶控制軟件。
自檢監(jiān)控模塊對主軸變頻電機3輸出的功率進(jìn)行檢測，由可編程控制器及 模擬量檢測擴展模塊8將檢測到的模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，通過實驗及理論分析，對該模擬量進(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)控機床控制系統(tǒng)1中。可編程控制器及模擬量檢測擴展模塊8經(jīng)過 一定的信號處理后，將信號反饋給數(shù)控機床控制系統(tǒng)l，數(shù)控機床控制系統(tǒng)l根 據(jù)這個值進(jìn)行分析，如果超過切削扭矩域閥值或功率域閥值則產(chǎn)生報警；同時， 自檢監(jiān)控模塊在工作時候?qū)ψ陨砉收线M(jìn)行檢測，通過主軸變頻驅(qū)動模塊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展模塊8中，根據(jù)此產(chǎn)生 自身硬件故障報警，實現(xiàn)對機床切削主軸實時監(jiān)控；另外可編程控制器及模擬 量檢測擴展模塊8和可編程控制器及模擬量檢測擴展模塊8嵌有互檢程序，保 證系統(tǒng)的正常運行。
經(jīng)理論及實驗數(shù)據(jù)分析后，可獲得機床正常工作的數(shù)字量域閥，由此范圍 可設(shè)置上下限值比較處理。對系統(tǒng)運行的實時監(jiān)控，并且需要在理論和實驗的 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)動模塊5和主軸變頻驅(qū)動模塊2在數(shù)控機床控制系統(tǒng)1的控制下 實現(xiàn)動作，保證主軸切削刀具4的正常運行。
可編程控制器及模擬量檢測擴展模塊8可連接多個檢測點，對主軸變頻驅(qū)動 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 擴展模塊8與數(shù)控機床控制系統(tǒng)1的互檢。通過實時監(jiān)控，可對整個生產(chǎn)線進(jìn) 行管理，方便制造企業(yè)的信息化集成。
本發(fā)明未涉及部分均與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實現(xiàn)。
權(quán)利要求
1、一種數(shù)控銑齒機床切削主軸實時監(jiān)控系統(tǒng)，包括數(shù)控機床控制系統(tǒng)(1)，其特征是所述數(shù)控機床控制系統(tǒng)(1)的伺服驅(qū)動輸入接口連接進(jìn)給伺服驅(qū)動模塊(5)，數(shù)控機床控制系統(tǒng)(1)的模擬電壓輸出接口連接主軸變頻驅(qū)動模塊(2)；進(jìn)給伺服驅(qū)動模塊(5)的輸出接口連接進(jìn)給伺服電機(6)的驅(qū)動接口，進(jìn)給伺服電機(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)動模塊(2)的驅(qū)動輸出接口連接主軸變頻電機(3)，主軸變頻電機(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)動模塊(2)的輸出接口連接可編程控制器及模擬量檢測擴展模塊(8)的輸入接口，可編程控制器及模擬量檢測擴展模塊(8)的輸出接口連接上位機(10)的控制量輸入接口，上位機(10)的控制量接口連接數(shù)控機床控制系統(tǒng)(1)的控制量接口。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種數(shù)控銑齒機床切削主軸實時監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是 所述主軸變頻驅(qū)動模塊(2)內(nèi)部包括自檢監(jiān)控模塊。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種數(shù)控銑齒機床切削主軸實時監(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。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種數(shù)控銑齒機床切削主軸實時監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是 所述主軸變頻驅(qū)動模塊(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l所述的一種數(shù)控銑齒機床切削主軸實時監(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)控銑齒機床切削主軸實時監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是所述工件(7)所作的運動為插補運動。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)控銑齒機床切削主軸實時監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是 所述主軸變頻電機(3)在其切削扭矩域閥值或功率域閥值內(nèi)工作。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)控銑齒機床切削主軸實時監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是 所述上位機(10.)的控制量接口同時連接多臺數(shù)控機床控制系統(tǒng)(1)與多臺可 編程控制器及模擬量檢測擴展模塊(8)。
全文摘要
一種數(shù)控銑齒機床切削主軸實時監(jiān)控系統(tǒng)，包括數(shù)控機床控制系統(tǒng)，其特征是所述數(shù)控機床控制系統(tǒng)的伺服驅(qū)動輸入接口連接進(jìn)給伺服驅(qū)動模塊，數(shù)控機床控制系統(tǒng)的模擬電壓輸出接口連接主軸變頻驅(qū)動模塊；進(jìn)給伺服驅(qū)動模塊的輸出接口連接進(jìn)給伺服電機的驅(qū)動接口，進(jìn)給伺服電機連接工件進(jìn)給裝置；主軸變頻驅(qū)動模塊的驅(qū)動輸出接口連接主軸變頻電機，主軸變頻電機的輸出接口連接主軸切削刀具；主軸變頻驅(qū)動模塊的輸出接口連接可編程控制器及模擬量檢測擴展模塊的輸入接口，可編程控制器及模擬量檢測擴展模塊的輸出接口連接上位機的控制量輸入接口，上位機的控制量接口連接數(shù)控機床控制系統(tǒng)的控制量接口。本發(fā)明可保證加工效率與現(xiàn)場安全。
文檔編號G05B19/4065GK101482740SQ20091002500
公開日2009年7月15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