一种数显型摇臂钻床的数显控制系统技术方案

一种数显型摇臂钻床的数显控制系统，微控制单元进行综合分析计算，发出模拟量给主轴变频器及与可编程逻辑器件结合完成发送脉冲并记录脉冲个数，微控制单元需要与可编程逻辑器件进行总线通信，可编程逻辑器件作为微控制单元的存储器来进行读写；通过对可编程逻辑器件编写程序处理增量式信号的反馈包括进给伺服驱动器反馈回来的进给伺服电机和编码器的编码器信号、矩形导轨方外柱上的旋转编码器信号、主轴变频电机上的编码器信号、摇臂上的光栅尺信号。该发明专利技术主轴在不停车的情况下能实现无极变速，工作位置能实现图形和数字的显示，数显屏上直接显示主轴的转数，数显屏上直接显示主轴的进给量，应用于机械加工行业中。

【技术实现步骤摘要】
一种数显型摇臂钻床的数显控制系统
本专利技术涉及机械加工行业中的一种数显型摇臂钻床的数显控制系统。
技术介绍
目前，在机械加工行业中摇臂钻床是用于单件或批量生产带有多孔大型零件的孔加工的一种机床。一般主轴箱可在摇臂上移动，并随摇臂绕立柱回转的钻床。摇臂沿立柱上下移动，以适应加工不同高度的工件。较小的工件安装在工作台上，较大的工件直接放在机床底座或地面上。摇臂钻床广泛应用于单件和中小批生产中，加工体积和重量较大的工件的孔。摇臂钻床的主要变型有滑座式和万向式两种。滑座式摇臂钻床是将基型摇臂钻床的底座改成滑座而成，滑座沿床身导轨移动，以扩大加工范围，适用于锅炉、桥梁、机车车辆和造船等行业。万向摇臂钻床的摇臂除作垂直和回转运动外,并作水平移动,主轴箱在摇臂上作倾斜调整，以适应工件各部位的加工。此外，还有车式、壁式和数字控制摇臂钻床等。摇臂钻床是一种孔加工设备，用来钻孔、扩孔、铰孔、攻丝及修刮端面等多种形式的加工。按用途和结构分类，钻床分为立式钻床、台式钻床、多孔钻床、摇臂钻床及其他专用钻床等。在各类钻床中，摇臂钻床操作方便、灵活，适用范围广，具有典型性，特别适用于单件或批量生产带有多孔大型零件的孔加工，是一般机械加工车间常见的机床。摇臂钻床的数显控制系统还存在很多不足，主轴在不停车的情况下还不能实现无极变速，工作位置不能实现图形和数字的显示，在主轴变速时不能直接旋转变速旋钮，不能利用数显屏上直接显示主轴的转数；主轴进给变速时，也不能直接旋转变速旋钮，不能利用数显屏上直接显示主轴的进给量；由于该变速不能实现不停车变速，且需要选择转数，操作控制系统比较落后，有些操作难于实现，功能差，故障率高。因此，研制开发一种数显型摇臂钻床的数显控制系统是一个急待解决的新课题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种数显型摇臂钻床的数显控制系统，该专利技术主轴在不停车的情况下能实现无极变速，工作位置能实现图形和数字的显示，在主轴变速时直接旋转变速旋钮，数显屏上直接显示主轴的转数，主轴进给变速时直接旋转变速旋钮，数显屏上直接显示主轴的进给量，控制系统先进，功能齐全可靠，操作方便快捷，工作效率高。本专利技术的目的是这样实现的：一种数显型摇臂钻床的数显控制系统，包括微控制单元、可编程逻辑器件、分线器，微控制单元进行综合分析计算，发出模拟量给主轴变频器及与可编程逻辑器件结合完成发送脉冲并记录脉冲个数，微控制单元需要与可编程逻辑器件进行总线通信，可编程逻辑器件作为微控制单元的存储器来进行读写；通过对可编程逻辑器件编写程序处理增量式信号的反馈包括进给伺服驱动器反馈回来的进给伺服电机和编码器的编码器信号、矩形导轨方外柱上的旋转编码器信号、主轴变频电机上的编码器信号、摇臂上的光栅尺信号，并且通过并行方式采集和发送分线器上的IO信号；分线器采用光耦将数显型摇臂钻床上输入输出信号转换为可编程逻辑器件直接读取和控制的信号量；所述的一种数显型摇臂钻床的数显控制系统实现的功能包括主轴无极变速和不停车变速功能、自动将数显型摇臂钻床的极坐标转换为直角坐标并且通过图形显示功能、刀具移动到相关位置时能够自动锁紧矩形导轨方外柱和变速箱功能、钻孔深度定程和转进给功能、手动控制和操作安全功能；（1）主轴无极变速和不停车变速功能，一是，主轴采用主轴变频器和主轴变频电机驱动方式，通过旋转主轴变速旋钮直接调整触摸屏上的主轴速度指令或通过触摸屏上的触摸键盘输入主轴速度指令，触摸屏通过RS485串口线把数据传送给微控制单元，微控制单元根据输入的数值计算出需要给主轴变频器的模拟量所对应的数值，通过给主轴变频器输出合适的模拟量来达到需要的任意主轴速度即实现主轴无极变速的功能，数显控制系统不需要停止主轴再变速，用户直接输入所需的主轴转速，微控制单元自动计算出对应需要速度的模拟量给主轴变频器，主轴变频器再控制主轴电机旋转驱动主轴旋转来达到需要的速度；通过微控制单元输出相应的模拟量给主轴变频器来驱动主轴变频电机，同时分线器控制主轴高档电磁阀和主轴低档电磁阀的状态来实现相应的转速，低速范围是0-200转/分，高速范围是125-1600转/分；二是，使用时通过旋转主轴变速旋钮或者利用触摸屏上触摸键盘设定需要的主轴速度，再按主轴正转按钮或者主轴反转按钮，分线器当前输入的信号发送给可编程逻辑器件，可编程逻辑器件再将将该输入信号发送给微控制单元，微控制单元根据输入需要主轴正转或者主轴反转信息进行处理，输出相应的模拟量给主轴变频器，将需要分线器上输出的信息发送给可编程逻辑器件，可编程逻辑器件再将信息发送给分线器，分线器接到信息后会输出主轴正转或者主轴反转端子，主轴变频器接收到正转信号或者反转信号，主轴变频器开始按照接收到微控制单元发送过来的模拟量和分线器发出正转或者反转信号来控制主轴变频电机按照相应的转速正转或者反转；需要主轴停止时，按下主轴停止按钮，分线器输入的信号发送给可编程逻辑器件，可编程逻辑器件将该输入信号发送给微控制单元，微控制单元根据输入需要主轴停止信息进行处理，给主轴变频器输出的模拟量为0V，将需要分线器上输出的信息发送给可编程逻辑器件，可编程逻辑器件再将信息发送给分线器，分线器接到信息后会关闭主轴正转或者主轴反转的输出，主轴变频器接收到微控制单元发送过来的0V模拟量和正转或者反转信息的消失控制主轴变频电机停止；（2）自动将数显型摇臂钻床的极坐标转换为直角坐标并且通过图形显示功能，一是，刀具的移动位置是通过可编程逻辑器件接收矩形导轨方外柱上的旋转编码器和摇臂上的光栅尺的信号，得到刀具在以矩形导轨方外柱旋转中心为极点，再以摇臂上的导轨为极轴的极坐标系里的极坐标值，由于矩形导轨方外柱上的旋转编码器和摇臂上的光栅尺的反馈信号为差分信号通过芯片接收，到可编程逻辑器件进行计数，得到刀具在数显型摇臂钻床上的极坐标系里的坐标值；在使用的时候直接输入需要加工工件所在直角坐标系里的数值，通过对刀方式在触摸屏上输入相应的对刀点上的数值，微控制单元计算出数显型摇臂钻床的极坐标系和工件的直角坐标系的对应关系，显示出相应的工件上需要加工的孔的位置在数显型摇臂钻床坐标系里的数值，直接计算出矩形导轨方外柱需要旋转的角度和变速箱在摇臂上的位置；二是，微控制单元不仅能够分析和计算出直角坐标系的值还能将数据传给触摸屏并且在触摸屏上显示出要加工孔的位置和刀具的实时运动轨迹，方便在移动刀具的过程中观看，当刀具接近相关孔时能够自动放大刀具与要加工孔之间的距离，方便准确的移动刀具；（3）刀具移动到相关位置时能够自动锁紧矩形导轨方外柱和变速箱功能，将所需要的尺寸输入到系统里后，先按下变速箱和矩形导轨方外柱松开按钮，分线器将变速箱和矩形导轨方外柱需要松开信息送给微控制单元，微控制单元经过分析后发送变速箱和矩形导轨方外柱松开信息给分线器，分线器置位变速箱松开电磁阀和矩形导轨方外柱松开电磁阀输出端子，同时复位变速箱夹紧电磁阀和矩形导轨方外柱夹紧电磁阀输出端子，再通过手动移动矩形导轨方外柱旋转时，可编程逻辑器件通过对矩形导轨方外柱上的旋转编码器进行计数，得到实时的矩形导轨方外柱旋转角度，微控制单元通过FSMC总线读取到任意时刻的矩形导轨方外柱的角度，将矩形导轨方外柱的旋转角度与输入的孔位置对应的角度对比，当它们之间的差值小于允许误差角度时，微本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数显型摇臂钻床的数显控制系统，包括微控制单元、可编程逻辑器件、分线器，其特征在于：微控制单元进行综合分析计算，发出模拟量给主轴变频器及与可编程逻辑器件 结合完成发送脉冲并记录脉冲个数，微控制单元需要与可编程逻辑器件进行总线通信，可编程逻辑器件作为微控制单元的存储器来进行读写；通过对可编程逻辑器件 编写程序处理增量式信号的反馈包括进给伺服驱动器反馈回来的进给伺服电机和编码器的编码器信号、矩形导轨方外柱上的旋转编码器信号、主轴变频电机上的编码器信号、摇臂上的光栅尺信号，并且通过并行方式采集和发送分线器上的IO信号；分线器采用光耦将数显型摇臂钻床上输入输出信号转换为可编程逻辑器件直接读取和控制的信号量。

【技术特征摘要】
1.一种数显型摇臂钻床的数显控制系统，包括微控制单元、可编程逻辑器件、分线器，其特征在于：微控制单元进行综合分析计算，发出模拟量给主轴变频器及与可编程逻辑器件结合完成发送脉冲并记录脉冲个数，微控制单元需要与可编程逻辑器件进行总线通信，可编程逻辑器件作为微控制单元的存储器来进行读写；通过对可编程逻辑器件编写程序处理增量式信号的反馈包括进给伺服驱动器反馈回来的进给伺服电机和编码器的编码器信号、矩形导轨方外柱上的旋转编码器信号、主轴变频电机上的编码器信号、摇臂上的光栅尺信号，并且通过并行方式采集和发送分线器上的IO信号；分线器采用光耦将数显型摇臂钻床上输入输出信号转换为可编程逻辑器件直接读取和控制的信号量；所述的一种数显型摇臂钻床的数显控制系统实现的功能包括主轴无极变速和不停车变速功能、自动将数显型摇臂钻床的极坐标转换为直角坐标并且通过图形显示功能、刀具移动到相关位置时能够自动锁紧矩形导轨方外柱和变速箱功能、钻孔深度定程和转进给功能、手动控制和操作安全功能；（1）主轴无极变速和不停车变速功能，一是，主轴采用主轴变频器和主轴变频电机驱动方式，通过旋转主轴变速旋钮直接调整触摸屏上的主轴速度指令或通过触摸屏上的触摸键盘输入主轴速度指令，触摸屏通过RS485串口线把数据传送给微控制单元，微控制单元根据输入的数值计算出需要给主轴变频器的模拟量所对应的数值，通过给主轴变频器输出合适的模拟量来达到需要的任意主轴速度即实现主轴无极变速的功能，数显控制系统不需要停止主轴再变速，用户直接输入所需的主轴转速，微控制单元自动计算出对应需要速度的模拟量给主轴变频器，主轴变频器再控制主轴电机旋转驱动主轴旋转来达到需要的速度；通过微控制单元输出相应的模拟量给主轴变频器来驱动主轴变频电机，同时分线器控制主轴高档电磁阀和主轴低档电磁阀的状态来实现相应的转速，低速范围是0-200转/分，高速范围是125-1600转/分；二是，使用时通过旋转主轴变速旋钮或者利用触摸屏上触摸键盘设定需要的主轴速度，再按主轴正转按钮或者主轴反转按钮，分线器当前输入的信号发送给可编程逻辑器件，可编程逻辑器件再将该输入信号发送给微控制单元，微控制单元根据输入需要主轴正转或者主轴反转信息进行处理，输出相应的模拟量给主轴变频器，将需要分线器上输出的信息发送给可编程逻辑器件，可编程逻辑器件再将信息发送给分线器，分线器接到信息后会输出主轴正转或者主轴反转端子，主轴变频器接收到正转信号或者反转信号，主轴变频器开始按照接收到微控制单元发送过来的模拟量和分线器发出正转或者反转信号来控制主轴变频电机按照相应的转速正转或者反转；需要主轴停止时，按下主轴停止按钮，分线器输入的信号发送给可编程逻辑器件，可编程逻辑器件将该输入信号发送给微控制单元，微控制单元根据输入需要主轴停止信息进行处理，给主轴变频器输出的模拟量为0V，将需要分线器上输出的信息发送给可编程逻辑器件，可编程逻辑器件再将信息发送给分线器，分线器接到信息后会关闭主轴正转或者主轴反转的输出，主轴变频器接收到微控制单元发送过来的0V模拟量和正转或者反转信息的消失控制主轴变频电机停止；（2）自动将数显型摇臂钻床的极坐标转换为直角坐标并且通过图形显示功能，一是，刀具的移动位置是通过可编程逻辑器件接收矩形导轨方外柱上的旋转编码器和摇臂上的光栅尺的信号，得到刀具在以矩形导轨方外柱旋转中心为极点，再以摇臂上的导轨为极轴的极坐标系里的极坐标值，由于矩形导轨方外柱上的旋转编码器和摇臂上的光栅尺的反馈信号为差分信号通过芯片接收，到可编程逻辑器件进行计数，得到刀具在数显型摇臂钻床上的极坐标系里的坐标值；在使用的时候直接输入需要加工工件所在直角坐标系里的数值，通过对刀方式在触摸屏上输入相应的对刀点上的数值，微控制单元计算出数显型摇臂钻床的极坐标系和工件的直角坐标系的对应关系，显示出相应的工件上需要加工的孔的位置在数显型摇臂钻床坐标系里的数值，直接计算出矩形导轨方外柱需要旋转的角度和变速箱在摇臂上的位置；二是，微控制单元不仅能够分析和计算出直角坐标系的值还能将数据传给触摸屏并且在触摸屏上显示出要加工孔的位置和刀具的实时运动轨迹，方便在移动刀具的过程中观看，当刀具接近相关孔时能够自动放大刀具与要加工孔之间的距离，方便准确的移动刀具；（3）刀具移动到相关位置时能够自动锁紧矩形导轨方外柱和变速箱功能，将所需要的尺寸输入到系统里后，先按下变速箱和矩形导轨方外柱松开按钮，分线器将变速箱和矩形导轨方外柱需要松开信息送给微控制单元，微控制单元经过分析后发送变速箱和矩形导轨方外柱松开信息给分线器，分线器置位变速箱松开电磁阀和矩形导轨方外柱松开电磁阀输出端子，同时复位变速箱夹紧电磁阀和矩形导轨方外柱夹紧电磁阀输出端子，再通过手动移动矩形导轨方外柱旋转时，可编程逻辑器件通过对矩形导轨方外柱上的旋转编码器进行计数，得到实时的矩形导轨方外柱旋转角度，微控制单元通过FSMC总线读取到任意时刻的矩形导轨方外柱的角度，将矩形导轨方外柱的旋转角度与输入的孔位置对应的角度对比，当它们之间的差值小于允许误差角度时，微控制单元发送相应的命令给可编程逻辑器件，可编程逻辑器件根据接收到指令直接置位分线器上的相...

【专利技术属性】
技术研发人员：张景龙，李宝成，辛学臣，张秋生，张蕴，
申请(专利权)人：沈阳景宏数控设备有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21