一种数控机床智能加工控制系统

1.本发明涉及数控机床技术领域，具体是一种数控机床智能加工控制系统。


背景技术：

2.数控机床是数字控制机床(computer numerical control machine tools)的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，用代码化的数字表示，通过信息载体输入数控装置。经运算处理由数控装置发出各种控制信号，控制机床的动作，按图纸要求的形状和尺寸，自动地将零件加工出来。
3.数控机床较好地解决了复杂、精密、小批量、多品种的零件加工问题，是一种柔性的、高效能的自动化机床，代表了现代机床控制技术的发展方向，是一种典型的机电一体化产品。
4.由于缺少相关监管机制，使用者在操作数控机床时，为了赶时间，经常使用大进给量进行车削操作；其次，数控机床原有过电流保护装置的设计不够合理，没法及时跟进主轴电机过流时的保护动作，这些问题会加速机床机械﹑电气系统的损耗，严重缩短设备的使用寿命，增加维修人员的工作量及设备的使用成本。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种数控机床智能加工控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
7.一种数控机床智能加工控制系统，包括下位机主控制板、与下位机主控制板连接的电源模块及液晶显示器、与液晶显示器连接的主轴、以及与主轴连接的伺服电机；其中，
8.所述液晶显示器为上位机电脑，所述上位机电脑用于对下位机主控制板发送指令，并通过液晶显示器显示反馈的信息；
9.所述主轴上设置有用于对其电流及温度数据进行采集的信息采集模块；
10.所述下位机主控制板用于将信息采集模块采集到的电流及温度信号实时发送至上位机电脑，且所述下位机构主控制板上设置有报警保护模块。
11.作为本发明进一步的方案：所述下位机主控制板由电源电路、核心mcu、ad采样电路、继电器驱动电路及通信电路组成。
12.作为本发明再进一步的方案：所述信息采集模块包括电流传感器1、电流传感器2、电流传感器3及温度传感器，且所述电流传感器1、电流传感器2、电流传感器3及温度传感器均通过i/o模块与下位机主控制板连接。
13.作为本发明再进一步的方案：所述报警保护模块包括机床主电源接触器及声光报警器。
14.作为本发明再进一步的方案：所述下位机主控制板上设置有两路继电器驱动电
路，其中一路板载继电器负责外部12v声光报警器的电源通断，另一路板载继电器负责电源接触器控制线圈的电压通断。
15.作为本发明再进一步的方案：所述液晶显示器的背部为cnc集成pmc和运动控制的结构。
16.作为本发明再进一步的方案：所述pmc用于负责按钮和其他开关量信号的输入，以及发出信号去控制电源接触器、继电器、变频器、声光报警器电气元件；
17.所述cnc及液晶显示器用于进行参数的修改与设定、全自动控制、在线监视、传送信息。
18.作为本发明再进一步的方案：所述伺服电机上设置有编码器。
19.作为本发明再进一步的方案：所述i/o模块通过变频器连接有马达。
20.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
21.1、本发明具备稳定性好，控制精度高的特点，通过对主轴的温度及电流的实时监测，有效提升了机床传动机构及数控刀具的使用寿命，减少了设备维护人员的日常工作量，经济效益显著，适合社会推广使用。
22.2、本发明通过检测机床主轴电机电流来判断刀具进给量，据此数值决定要不要发出报警信号，此外，该控制系统能检测主轴电机是否缺相，在电机过载时提供快速保护措施，该控制系统能为机床提供可靠的保护措施，为监管人员提供实时的机床操作数据。
附图说明
23.图1为一种数控机床智能加工控制系统的结构示意图。
24.图2为一种数控机床智能加工控制系统中下位机主控制板的流程图。
具体实施方式
25.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
26.请参阅图1～2，本发明实施例中，一种数控机床智能加工控制系统，包括下位机主控制板、与下位机主控制板连接的电源模块及液晶显示器、与液晶显示器连接的主轴、以及与主轴连接的伺服电机；其中，液晶显示器为上位机电脑，上位机电脑用于对下位机主控制板发送指令，并通过液晶显示器显示反馈的信息；主轴上设置有用于对其电流及温度数据进行采集的信息采集模块；下位机主控制板用于将信息采集模块采集到的电流及温度信号实时发送至上位机电脑，且下位机构主控制板上设置有报警保护模块。
27.下位机主控制板由电源电路、核心mcu、ad采样电路、继电器驱动电路及通信电路组成，其中，用78mo5三端稳压管构建下位机主控制板的电源电路，对外部电源模块送来的dc 12v电压进行转换，得到dc 5v电压，为mcu及ad电路提供工作电源；用基于51架构的at89c52单片机作为下位机主控制板的核心芯片，该芯片具备24mhz时钟频率，完全满足电流、温度等信号的实时采样操作及其它控制任务，芯片自带的8k字节flashrom保证了控制程序代码的正常烧录；采用max197作为ad转换芯片，max197具备12位的采样分辨率，一次ad
转换的时间是6us，可通过编程实现
±
10v、 5v、0至10v及0～5v模拟量输入，max197的上述性能保证了本智能控制系统电流检测的精度及实时性。
28.信息采集模块包括电流传感器1、电流传感器2、电流传感器3及温度传感器，且电流传感器1、电流传感器2、电流传感器3及温度传感器均通过i/o模块与下位机主控制板连接，由电流传感器检测主轴电机电流，再由单片机对此电流信号进行大小判断，若电流达到或者超过警戒值，则系统发出声光报警信号，提醒操作者立刻减少进给量，如果报警时间达到或者超过了系统设定值，则智能控制系统自动切断机床变频器总电源，主轴电机停止转动，为检测主轴电机电流并实现缺相及过载保护功能，采用三个电流传感器对主轴电机的三相线电流进行检测，机床主轴电机额定功率50kw，额定线电流76a，正常车削时，电机线电流在35～40a范围，为提升控制系统的检测及控制精度，选用测量范围为ac0～50a的电流互感器作为电流传感器，电流传感器对应输出信号为dc 0～5v，为监测主轴电机的工作温度，确保主轴电机的正常工作，系统设计一路电机温度传感器，采用ds18b20作为控制系统的电机温度传感器。
29.报警保护模块包括机床主电源接触器及声光报警器，当操作人员按下电源开机键后，电脑开机自动运行本系统进入到登入界面，提示用户输入账号及密码，操作者输入了数据库认可的账户密码信息之后，上位机电脑立刻通过串口通信接口给下位机主控制板发送一个合闸指令，下位机主控制板上的合闸继电器常开触点闭合，接通变频器电源输入线上的接触器线圈220v电源，变频器开始工作，在液晶显示器中，显示当前的机床运行状态，包含:变频器主电源是否接通，是否处于报警状态，实时电机温度及电流值(进刀量)等信息。此外，液晶显示器最下方的状态栏还显示当前的操作者信息。液晶显示器后台程序对接收到的数据进行处理，一旦数值达到或者超过报警值就将对应的数值保存到数据库并将液晶显示器报警状态显示成“报警中
…”
，同时，通过串口通信接口发送一个下位机主控板上的报警继电器动作指令，报警继电器常开触点闭合，接通智能控制系统的旋转声光报警器12v工作电源，报警器开始报警，同时，上位机电脑触发定时器开始计时，如果计时时间到了系统设定的值电流还没有回落到正常范围，则上位机电脑立刻给下位机主控制板发送一个指令，控制主控制板上的接触器控制继电器断开，切断机床变频器工作电源。
30.下位机主控制板上设置有两路继电器驱动电路，其中一路板载继电器负责外部12v声光报警器的电源通断，另一路板载继电器负责电源接触器控制线圈的电压通断，采用达林顿管uln2003作为继电器驱动芯片，欧姆龙g5la-14-dc12v继电器作为板载继电器。
31.液晶显示器的背部为cnc集成pmc和运动控制的结构，采用一体型的fanuc 0i-md，即在液晶显示器背面是cnc控制单元一体化的cnc，使系统结构紧凑，便于安装。
32.pmc用于负责按钮和其他开关量信号的输入，以及发出信号去控制电源接触器、继电器、变频器、声光报警器电气元件，cnc及液晶显示器用于进行参数的修改与设定、全自动控制、在线监视、传送信息，伺服电机上设置有编码器，i/o模块通过变频器连接有马达，具体的pmc模块的作用是协调控制动作的执行过程；如果过程中需要进行精确的主轴定向位置控制，pmc模块将向主轴伺服定位单元发出定立控制信号，经定位单元、伺服放大器和伺服电动机构成的位置控制系统完成精确位置空制，cnc在控制中的作用是:发出各种动作命令，选择轴进给数据进行动作、数据及过程显示，cnc通过串行口与主轴伺服放大器通信，进而控制主轴伺服电机的运行，通过将cnc控制部和主轴用一根光纤电缆连接起来的高速串
行伺服总线，进而控制主轴伺服电机的运行，大大提高了伺服控制的效率和可靠生，采用fanuc i/o link，可将机床部的输入输出和刀库马达伺服放大器与cnc连接起来，借助cnc可选的高速工业以太网功能，可与pc进行数据交换、远程监控诊断。
33.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。