專利名稱：一種數控銑齒機床切削主軸實時監控系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及機械加工過程中的監控與安全保護領域，尤其是一種數控銑齒 機床切削主軸實時監控系統。
背景技術：
齒輪在機械行業中應用非常廣泛，其中大直徑、大模數齒輪的需求量近年 來增長迅速，但是傳統的生產工藝效率低下，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。 隨著技術的發展，逐漸發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步入正軌。該系列機床中，進給為伺服驅動方式而主 軸為變頻驅動方式。成形銑齒過程是一個斷續重切削過程。在這樣的切削條件 下，對整個控制系統要求很高，如主電路、控制電路應保持良好，不能缺相或 失電，監控系統應完善并能夠實現自檢，加工過程不能過載，效率也不應太小， 變頻驅動部分自身故障能夠反饋給控制系統。由此，亟需一種能夠實時監控系 統并通過停止切削對機床進行保護，同時，能夠提示出相應的簡明故障操作方 式，以便能夠及時恢復生產的實時監控。
發明內容
本發明的目的在于針對上述需求，提供一種數控銑齒機床切削主軸實時監 控系統，該系統可自檢測，能及時處理故障并預警。 本發明的技術方案是一種數控銑齒機床切削主軸實時監控系統，包括數控機床控制系統l,其特 征是所述數控機床控制系統1的伺服驅動輸入接口連接進給伺服驅動模塊5，數 控機床控制系統1的模擬電壓輸出接口連接主軸變頻驅動模塊2;進給伺服驅動
模塊5的輸出接口連接進給伺服電機6的驅動接口，進給伺服電機6連接工件
進給裝置，工件進給裝置上設置工件7;主軸變頻驅動模塊2的驅動輸出接口連
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9的輸入部分；主軸變頻驅動模塊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控機床控制系統1的控制量接口。 所述主軸變頻驅動模塊2內部包括自檢監控模塊。
所述可編程控制器及模擬量檢測擴展模塊8的輸出為經采樣處理、轉換后 的數字量信號。
所述主軸變頻驅動模塊2的輸出接口包括自身故障輸出接口 。 所述工件7為平移進給部件或旋轉部件。 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工作。 所述上位機10的控制量接口同時連接多臺數控機床控制系統1與多臺可編 程控制器及模擬量檢測擴展模塊8。
本發明的有益效果是
1、本發明可以對機床加工狀態域閥值(切削扭矩域閥值)進行監控。加工 效率要在成本、產值等尋求平衡。這個域閥不僅可以在過載的情況下實現保護， 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、 本發明可以判斷主軸切削刀具(刀盤及刀片)的優劣。經過一段時間的 實際應用，獲得整個工藝的加工參數，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、 本發明可以對主軸的狀況進行實時監控.，并能夠做出判斷，保證加工效
率與現場安全。
4、 本發明可以對變頻器故障實現檢測，對主軸機械系統、進給系統、工藝 系統以及人身安全實現有效保護。
5、 本發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上擴展，與原有系統容易集成。
圖1是本發明的結構框圖。
圖2是本發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是本發明的自檢監控模塊運行流程圖。
圖4是本發明的多臺數控銑齒機的信息化集成示意圖。
圖中1為數控機床控制系統、2為主軸變頻驅動模塊、3為主軸變頻電機、 4為主軸切削刀具、5為進給伺服驅動模塊、6為進給伺服電機、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、10為上位機。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明作進一步描述
如圖1， 一種數控銑齒機床切削主軸實時監控系統，包括數控機床控制系統1，數控機床控制系統1的伺服驅動輸入接口連接進給伺服驅動模塊5，數控機 床控制系統1的模擬電壓輸出接口連接主軸變頻驅動模塊2;進給伺服驅動模塊
5的輸出接口連接進給伺服電機6的驅動接口，進給伺服電機6連接工件進給裝
置，工件進給裝置上設置工件7;主軸變頻驅動模塊2的驅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9的輸入部分；主軸變頻驅動模塊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 制量接口連接數控機床控制系統1的控制量接口。
主軸變頻驅動模塊2內部包括自檢監控模塊。可編程控制器及模擬量檢測 擴展模塊8的輸出為經采樣轉換后的數字信號。主軸變頻驅動模塊2的輸出接 口包括自身故障輸出接口。工件7為平移進給部件或旋轉部件。工件7在進給 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控機床控制系統 1與多臺可編程控制器及模擬量檢測擴展模塊8。
本發明的工作方式為
本發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， 在數控機床控制系統1中自帶控制軟件。
自檢監控模塊對主軸變頻電機3輸出的功率進行檢測，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化為數字量，通過實驗及理論分析，對該模擬量進行采樣及分析，獲得正常加工狀態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字量閥值，并設置閥值得上下值，將 其輸入到數控機床控制系統1中。可編程控制器及模擬量檢測擴展模塊8經過 一定的信號處理后，將信號反饋給數控機床控制系統l，數控機床控制系統l根 據這個值進行分析，如果超過切削扭矩域閥值或功率域閥值則產生報警；同時， 自檢監控模塊在工作時候對自身故障進行檢測，通過主軸變頻驅動模塊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，根據此產生 自身硬件故障報警，實現對機床切削主軸實時監控；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 證系統的正常運行。
經理論及實驗數據分析后，可獲得機床正常工作的數字量域閥，由此范圍 可設置上下限值比較處理。對系統運行的實時監控，并且需要在理論和實驗的 基礎上形成正常切削的域閥，保證切削的高效，低成本。
進給伺服驅動模塊5和主軸變頻驅動模塊2在數控機床控制系統1的控制下 實現動作，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，對主軸變頻驅動 模塊的功率模擬量輸出端進行采樣處理，可測量出變頻輸出的等效功率數字量，
進而對切削狀態進行判斷，還有自檢監控模塊以及可編程控制器及模擬量檢測 擴展模塊8與數控機床控制系統1的互檢。通過實時監控，可對整個生產線進 行管理，方便制造企業的信息化集成。
本發明未涉及部分均與現有技術相同或可采用現有技術加以實現。
權利要求
1、一種數控銑齒機床切削主軸實時監控系統，包括數控機床控制系統(1)，其特征是所述數控機床控制系統(1)的伺服驅動輸入接口連接進給伺服驅動模塊(5)，數控機床控制系統(1)的模擬電壓輸出接口連接主軸變頻驅動模塊(2)；進給伺服驅動模塊(5)的輸出接口連接進給伺服電機(6)的驅動接口，進給伺服電機(6)連接工件進給裝置，工件進給裝置上設置工件(7)；主軸變頻驅動模塊(2)的驅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(9)的輸入部分；主軸變頻驅動模塊(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控機床控制系統(1)的控制量接口。
2、 根據權利要求l所述的一種數控銑齒機床切削主軸實時監控系統，其特征是 所述主軸變頻驅動模塊(2)內部包括自檢監控模塊。
3、 根據權利要求l所述的一種數控銑齒機床切削主軸實時監控系統，其特征是 所述可編程控制器及模擬量檢測擴展模塊(8)的輸出為經采樣處理、轉換后的 數字量信號。
4、 根據權利要求l所述的一種數控銑齒機床切削主軸實時監控系統，其特征是 所述主軸變頻驅動模塊(2)的輸出接口包括自身故障輸出接口。
5、 根據權利要求l所述的一種數控銑齒機床切削主軸實時監控系統，其特征是 所述工件(7)為平移進給部件或旋轉部件。
6、 根據權利要求1所述的一種數控銑齒機床切削主軸實時監控系統，其特征是所述工件(7)所作的運動為插補運動。
7、 根據權利要求1所述的一種數控銑齒機床切削主軸實時監控系統，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工作。
8、 根據權利要求1所述的一種數控銑齒機床切削主軸實時監控系統，其特征是 所述上位機(10.)的控制量接口同時連接多臺數控機床控制系統(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
一種數控銑齒機床切削主軸實時監控系統，包括數控機床控制系統，其特征是所述數控機床控制系統的伺服驅動輸入接口連接進給伺服驅動模塊，數控機床控制系統的模擬電壓輸出接口連接主軸變頻驅動模塊；進給伺服驅動模塊的輸出接口連接進給伺服電機的驅動接口，進給伺服電機連接工件進給裝置；主軸變頻驅動模塊的驅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控機床控制系統的控制量接口。本發明可保證加工效率與現場安全。
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 優先權日2009年2月13日
發明者金 張, 方成剛, 洪榮晶, 黃筱調 申請人:南京工大數控科技有限公司