一种碳刷曲面研磨数控机床的控制电路制造技术

本实用新型专利技术属于数控机床控制技术领域，公开了一种碳刷曲面研磨数控机床的控制电路，包括传感器、PLC控制器、主轴电机变频器、步进电机驱动器和辅助电源；传感器设置在研磨主轴上，用于检测研磨主轴的位置；PLC控制器用于根据传感器信号以及接收的操控信号生成驱动控制脉冲；步进电机驱动器用于根据驱动控制脉冲控制步进电机运转带动研磨刀具平移；主轴电机变频器用于根据接收的启停信号控制主轴电机运转带动研磨刀具旋转；辅助电源用于接入外部交流电源为主轴电机变频器、PLC控制器供电，并用于将外部接入的交流电源转换为24V直流电源为步进电机驱动器供电；在该控制电路的控制下实现对碳刷的自动定位及研磨路径控制，显著提高加工精度，且在操控性方面具有显著优化。

A control circuit for carbon brush surface grinding CNC machine tool

The utility model belongs to the control technology field of NC machine tools, and discloses a control circuit for carbon brush surface grinding NC machine tools, including sensors, PLC controllers, spindle motor frequency converters, stepping motor drivers and auxiliary power supply; sensors are arranged on the grinding spindle to detect the position of the grinding spindle; and PLC controllers are arranged on the grinding spindle. Stepper motor driver is used to control the running of stepper motor to drive the grinding tool translation according to the driving control pulse; spindle motor inverter is used to control the running of spindle motor to drive the grinding tool rotation according to the received starting and stopping signals; auxiliary electricity is used to control the running of spindle motor to drive the grinding tool rotation. The source is used to connect the external AC power supply to the frequency converter of the spindle motor and the PLC controller, and to convert the external AC power supply to the 24V DC power supply for the power supply of the stepper motor driver; under the control of the control circuit, the automatic positioning and grinding path control of the carbon brush are realized, and the machining accuracy is improved significantly, and the machining is in operation. There is a significant improvement in controllability.

【技术实现步骤摘要】
一种碳刷曲面研磨数控机床的控制电路
本技术属于碳刷数控研磨加工控制
，更具体地，涉及一种碳刷曲面研磨数控机床的控制电路。
技术介绍
碳刷作为主变流机组中电能传递的枢纽，其状态好坏直接影响主变流机组的工作是否正常，进而决定了全船电力系统的可靠等级，一旦碳刷出现磨损过度、断裂等现象，需要立即对相应碳刷进行更换，新碳刷更换前必须通过一定研磨，使碳刷与机组换向器的接触面达到最充分的弧度吻合，一是保证机组重新启动后能在最短时间内在换向器表面形成均匀氧化薄膜，减小换向器表面的异常磨损；二是通过合理研磨，延长单个碳刷的使用寿命。目前，常用的方法是采用砂轮机，人工研磨，但人工研磨方法存在一些缺点和不足，比如(1)研磨刀具是整个装置的核心部件，其直接影响到碳刷的研磨精度及研磨效果，碳刷工作面弧度完全取决于砂轮的半径，研磨精度及研磨面光滑度无法保证；(2)单次研磨的碳刷数量少，耗时长、研磨效率低；(3)砂轮表面极易附着碳粉，且不易清理，会造成砂轮失效；(4)碳刷与机组换向器的接触面吻合度不够、碳粉扬尘等弊端，极大影响主变维护保养效率。现有技术中，也有采用数控雕刻机、电脑操作的方法，该方法的缺点有(1)需要连接电脑并编程控制，操作复杂；(2)需要配置水路、气动等外围设备，使用不便；雕刻加工周期长，效率低。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本技术提供一种碳刷曲面研磨数控机床的控制电路；碳刷曲面研磨数控机床主要用于碳刷的固定和研磨加工，主要包括碳刷托盘和研磨主轴；碳刷托盘包括底座和碳刷夹具；研磨主轴用于安装电机及研磨刀具，通过控制电机带动刀具运转实现对碳刷工作面的旋转研磨；其电机包括主轴电机和步进电机；该控制电路用于碳刷曲面研磨数控机床的运行控制，包括传感器、PLC控制器、主轴电机变频器、步进电机驱动器和辅助电源；所述传感器设置在研磨主轴上，与PLC控制器有信号交互；PLC控制器与主轴电机变频器、步进电机驱动器之间均具有信号交互；PLC控制器还具有用于接收外部操控信号的接口；辅助电源具有用于接入外部交流电源的接口，并与主轴电机变频器、PLC控制器以及步进电机驱动器之间具有电连接；其中，传感器用于检测机床研磨主轴的移动位置，并将检测结果以电信号形式发送到PLC控制器；PLC控制器是控制电路的核心部件，用于根据传感器信号以及人机交互界面输入的操控信号生成驱动控制脉冲；步进电机驱动器用于对PLC发送的驱动控制脉冲进行计数以控制步进电机运转，带动研磨刀具左右移动，精确定位；主轴电机变频器根据接收的启停信号来控制主轴电机运转；辅助电源用于接入外部交流电源为主轴电机变频器、PLC控制器供电，并用于将外部接入的交流电源转换为24V直流电源为步进电机驱动器供电。优选的，上述的控制电路包括多个传感器，分别用于进行零位检测和右极限位检测；通过零位检测获得研磨刀具初始位信息，通过右极限位检测获得研磨刀具终止位信息。优选的，上述的控制电路，其辅助电源包括断路器、第一接触器、变压器和开关电源模块；通过断路器接入外部380V的交流电源，并在外部电力设备或线路发生故障时，将故障部分从电网中迅速切除以对控制电路以及数控机床进行保护；通过第一接触器接通或切断对该控制电路的供电并具有欠电压释放保护、零压保护的作用；通过变压器将接入的380V交流转换为220V；进而通过开关电源模块转换为24V直流电源，为步进电机驱动器供电。优选的，上述的控制电路，其辅助电源还包括依次串联的熔断器、电源开关和第二接触器；熔断器的非串联端与断路器的第六端相连，第二接触器的非串联端与断路器的第四端相连。优选的，上述的控制电路，外部输入的启动信号经过一个继电器接入到主轴电机变频器。总体而言，通过本技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：(1)通过本技术提供的控制电路对碳刷曲面研磨数控机床研磨刀具位置进行实时采集，并将采集到的传感信号结合预设的PLC控制程序进行运算生成用于控制主轴电机变频器和步进电机驱动器的信号，通过主轴电机变频器驱动主轴电机带动研磨刀具的旋转并同步地由步进电机驱动器驱动步进电机带动特制的曲面研磨刀具平移以及左右移动，在多个自由度上对碳刷进行研磨，实现碳刷曲面研磨一次成型，有效保证碳刷的研磨精度，提高研磨良品率；(2)在本技术提供的碳刷曲面研磨数控机床的控制电路的控制下，实现待研磨碳刷自动定位及运行控制，无需外接电脑；实现碳刷研磨自动化，加工过程中无需手动控制，在操控性方面具有显著优化；并且单次运行可研磨多只碳刷，极大缩短碳刷研磨所需时间，进而提高主变维护保养效率。附图说明图1为本技术实施例提供的碳刷曲面研磨数控机床的控制电路示意图；图2为本技术实施例中的碳刷曲面研磨数控机床的三维结构示意图；图3为图1所示的碳刷曲面研磨数控机床的主视图；图4为图2的A-A剖视图。在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1-夹具、2-刀具、3-主轴电机、4-伸缩轴、5-步进电机、6-导轨、7-安装基座。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。此外，下面所描述的本技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。本技术所提供的碳刷曲面研磨数控机床的控制电路用于碳刷曲面研磨数控机床的运行控制。参照图1，是碳刷曲面研磨数控机床的控制电路的一个实施例的示意图；包括传感器、PLC控制器、主轴电机变频器、步进电机驱动器和辅助电源；其中，辅助电源包括断路器、接触器、变压器和电源模块；图1中的M2是指碳刷曲面研磨数控机床的步进电机。参照图2～4，是碳刷曲面研磨数控机床的结构示意图；碳刷曲面研磨数控机床用于碳刷的固定和研磨加工，主要包括碳刷托盘和研磨主轴；碳刷托盘包括底座和碳刷夹具；研磨主轴用于安装电机及研磨刀具，其电机包括主轴电机和步进电机；通过本技术提供的控制电路实现对步进电机和主轴电机的控制，使得步进电机、主轴电机带动研磨刀具运转实现对碳刷工作面的旋转研磨，通过研磨刀具的平移和旋转等多自由度运动，实现将初始待研磨的碳刷研磨成具有所需曲面的碳刷成品。本实施例提供的控制电路中，传感器设置在机床研磨主轴上，用于检测机床研磨主轴的位置，包括初始位检测和终止位检测，并将检测结果以电信号形式发送到PLC控制器；PLC控制器是控制电路的核心部件，用于根据传感器信号以及碳刷曲面研磨数控机床的人机交互界面输入的操控信号生成驱动控制脉冲、方向信号和启停信号；步进电机驱动器根据PLC控制器发送的驱动控制脉冲和方向信号控制步进电机运转，驱动研磨刀具左右移动；主轴电机变频器接受PLC启停信号，控制主轴电机运转以实现主轴刀具高速旋转。辅助电源包括断路器、接触器、变压器和开关电源模块；通过断路器接入380V的交流电源，并在外部电力设备或线路发生故障时，将故障部分从电网中迅速切除以对控制电路以及数控机床进行保护。通过接触器接通或切断对控制电路的供电并具有欠电压释放保护、零压保护的作用；通过变压器将380V交流转换为220V；进而通过开关电源模块本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳刷曲面研磨数控机床的控制电路，该碳刷曲面研磨数控机床用于碳刷的固定和研磨，主要包括碳刷托盘和研磨主轴；研磨主轴用于安装电机及研磨刀具，通过控制电机带动研磨刀具运转实现对碳刷工作面的研磨；其电机包括主轴电机和步进电机；其特征在于，包括传感器、PLC控制器、主轴电机变频器、步进电机驱动器和辅助电源；所述传感器设置在研磨主轴上，与PLC控制器有信号交互；所述PLC控制器与主轴电机变频器、步进电机驱动器之间均具有信号交互；PLC控制器还具有用于接收外部操控信号的接口；所述辅助电源具有用于接入外部交流电源的接口，并与主轴电机变频器、PLC控制器以及步进电机驱动器之间具有电连接。

【技术特征摘要】
1.一种碳刷曲面研磨数控机床的控制电路，该碳刷曲面研磨数控机床用于碳刷的固定和研磨，主要包括碳刷托盘和研磨主轴；研磨主轴用于安装电机及研磨刀具，通过控制电机带动研磨刀具运转实现对碳刷工作面的研磨；其电机包括主轴电机和步进电机；其特征在于，包括传感器、PLC控制器、主轴电机变频器、步进电机驱动器和辅助电源；所述传感器设置在研磨主轴上，与PLC控制器有信号交互；所述PLC控制器与主轴电机变频器、步进电机驱动器之间均具有信号交互；PLC控制器还具有用于接收外部操控信号的接口；所述辅助电源具有用于接入外部交流电源的接口，并与主轴电机变频器、PLC控制器以及步进电机驱动器之间具有电连接。2.如权利要求1所述的控制电路，其特征在于，包括多个传感器，分别用于进行零位检测和右极限位检测；通过所述零位检测获得研磨刀具初始位信息，通过所述右极限位检测获得研磨刀具终...

【专利技术属性】
技术研发人员：皇丰辉，柳彬，姚川，夏元，袁辉辉，苏文印，曾祥孔，
申请(专利权)人：武汉华海通用电气有限公司，
类型：新型
国别省市：湖北,42