CN104191301A - 用于普通钻床的防卡死控制系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于普通钻床的防卡死控制系统及其方法。它包括霍尔传感器、三极管脉冲信号放大器、AT89C51单片机、比较器、信号处理器、固态继电器、三相异步电动机、主轴变速箱、主轴送进箱、主轴、LED显示器、蜂鸣器、看门狗等。霍尔传感器通过主轴和主轴箱采集脉冲信号，经三极管脉冲信号放大器放大后送至AT89C51单片机进行计算处理得转速信号，比较器将之与预设值比较，比较结果经信号处理器整形处理后输送至固态继电器，从而产生正反转的信号。本发明采用电气控制元件对普通钻床进行自动化改进，结构简单，成本低廉，解决了普通钻床孔加工易产生的卡死问题，生产效率高，安全性能好，适用于机械制造行业孔工艺加工的摇臂钻、立钻等设备。

Description

用于普通钻床的防卡死控制系统及其方法

技术领域

   本发明涉及一种普通钻床控制设备，尤其针对一种用于普通钻床的防卡死制动系统及其方法。 

背景技术

普通摇臂钻床、立式钻等，是用钻头在工件上加工孔的机床。通常钻头旋转为主运动，钻头轴向移动为进给运动，加工精度相对较低，可钻通孔、盲孔，更换特殊刀具，可扩孔、锪孔、铰孔或进行攻丝等加工。加工过程中工件不动，让刀具转动并纵向移动，刀具中心对正孔加工中心。钻床作为机械加工的通用设备在机械制造业中一直起着不可替代的作用，已成为现代生产中的主要设备，目前采用先进数控技术的钻床由于其生产效率高、劳动成本低、加工精度高、用途广泛等优点，已经得到广泛的推广和应用。但目前国内中小型企业、工厂以及加工小作坊所拥有的普通钻床上千万台，这类普通钻床自动化技术水平较低，加工精度相对较低，加工过程中需要的劳动力较多，生产效率低，主要用于小批量生产或者单件生产。通常在加工过程中，如果工件太厚或者刀具排屑不顺，则会导致刀具旋转速度降低，攻进困难，甚至卡死、刀头折断，因此加工过程中必须时刻有操作工人在旁边监控和及时调整操作。因此，这类机床浪费了大量的人力、物力和财力，但如果就此淘汰这些寿命还未到的设备，大量资源就得到浪费。因此，如何在原有普通机床设备的基础上尽可能低成本地改进机床或者增加一些设施解决卡死问题，如何通过一些简单廉价的改进使得自动化操作代替手工操作，以此充分利用资源，降低成本，减少事故得，成为中小企业、工厂和加工小作坊急需解决的问题。 

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种用于普通钻床的防卡死控制系统及其方法。 

一种用于普通钻床的防卡死控制系统，包括主轴箱底座、外部固定点、转速盘、内部支撑架、主轴、输出信号线、三极管脉冲信号放大器、固定螺丝、霍尔传感器、磁片、AT89C51单片机、比较器、信号处理器、固态继电器、三相异步电动机、主轴变速箱、主轴送进箱、主轴、LED显示器、蜂鸣器、看门狗；主轴变速箱和主轴送进箱均固定安装在主轴箱内，霍尔传感器安装在主轴箱底座上，磁片均匀分布在转速盘圆周，转速盘与主轴同轴配合，霍尔传感器通过固定螺丝固定安装在内部支撑架上，内部支撑架通过外部固定点固定在主轴箱底座上，三极管脉冲信号放大器输入端与霍尔传感器相连，输出端通过输出信号线与AT89C51单片机输入端连接，AT89C51单片机的串行输出口分别与LED显示器、比较器连接，看门狗芯片安装在AT89C51单片机内，比较器的输出端与蜂鸣器以及信号处理器输入端连接，比较器、信号处理器均集成在AT89C51单片机面板上，信号处理器输出端与固态继电器的信号输入端连接，固态继电器的信号输出控制三相异步电动机的正反转。 

所述的防卡死控制系统具有低速卡死报警装置，当比较器得到正转转速低于设定值时，蜂鸣器发出警报。 

用于普通钻床的防卡死控制系统的使用方法包括以下步骤： 

1）主轴转动，霍尔传感器进行脉冲信号采集，并将采集的转速信号和转向传送到三极管脉冲信号放大器，三极管脉冲信号放大器信号将脉冲信号放大后输送到AT89C51单片机；

2）AT89C51单片机对放大的脉冲信号进行计算处理后得到主轴上的转速，显示在LED显示屏上，并传送到比较器与预设值比较；

3）当攻进过程中正向转速低于预设值时，蜂鸣器警报，同时将比较信号送至信号处理整形处理后发送给固态继电器，固态继电器控制电机反转；

4）电机反转刀具上升至行程开关预设定的顶端限定位置时，将会触发继电器触点控制电机开始正转；

5）当LED显示屏上显示正向转速达到稳定值时，主轴送进箱开始进给，继续攻进。

使用本发明，钻床主轴箱的主轴上配有基于霍尔元件的转速测量装置，能够实时测量钻头的转速，当转速降低低于预设值时，蜂鸣器发生卡死警报，AT89C51单片机发送信号继电器控制电机反转钻头上升，系统及时调整操作，避免了钻头钻不动时强硬攻进造成的刀头卡死、甚至刀头折断问题，提高了安全性，减少了事故发生率，也降低了设备维护费用。本发明在普通的手动操作的钻床设备的基础上改进而成，采用电气控制元件控制零件的自动加工，对落后的机床进行自动化改造，通过自动化系统解决卡死问题，充分利用了设备资源，降低了工人的劳动强度，提高了生产效率。 

附图说明

图1为本发明普通钻床的防卡死控制系统的硬件电路设计框图； 

图2为本发明普通钻床的防卡死控制系统的霍尔集成元件安装示意图；

图中，主轴箱底座1、外部固定点2、转速盘3、内部安装支架4、主轴5、信号输出线6、三极管脉冲信号放大器7、固定螺丝8、霍尔传感器9、磁片10。

具体实施方式

如图1、2，一种用于普通钻床的防卡死控制系统，包括主轴箱底座1、外部固定点2、转速盘3、内部支撑架4、主轴5、输出信号线6、三极管脉冲信号放大器7、固定螺丝8、霍尔传感器9、磁片10、AT89C51单片机、比较器、信号处理器、固态继电器、三相异步电动机、主轴变速箱、主轴送进箱、主轴、LED显示器、蜂鸣器、看门狗；主轴变速箱和主轴送进箱均固定安装在主轴箱内,霍尔传感器固定在主轴箱上，三极管脉冲信号放大器输入端与霍尔传感器相连，输出端通过输出信号线与AT89C51单片机输入端连接，AT89C51单片机的串行输出口分别与LED显示器、比较器连接，看门狗芯片安装在AT89C51单片机内，比较器的输出端与蜂鸣器以及信号处理器输入端连接，比较器、信号处理器均集成在AT89C51单片机住面板上，信号处理器输出端与固态继电器的信号输入端连接，固态继电器的信号输出控制三相异步电动机的正反转。 

如图1所示，一种用于普通钻床的防卡死控制系统具有低速卡死报警装置，当比较器得到正转转速低于设定值时，蜂鸣器发出警报； 

如图2所示，霍尔传感器9安装在主轴箱底座部位，磁片10均匀分布在转速盘10的圆周，转速盘3与主轴5同轴配合，霍尔传感器9通过固定螺丝8固定安装在内部支撑架4上，内部支撑架4通过外部固定点2固定在主轴箱底座1上，三极管脉冲信号放大器7一端与霍尔传感器9连接，另一端通过信号输出线6输出放大信号。

一种用于普通钻床的防卡死控制系统的使用方法包括以下步骤： 

1）主轴转动，霍尔传感器进行脉冲信号采集，并将采集的转速信号和转向传送到三极管脉冲信号放大器，三极管脉冲信号放大器将脉冲信号放大后输送到AT89C51单片机；

2）AT89C51单片机对放大的脉冲信号进行计算处理后得到主轴上的转速，显示在LED显示屏上，并传送到比较器与预设值比较；

3）当攻进过程中正向转速低于预设值时，蜂鸣器警报，同时将比较信号送至信号处理整形处理后发送给固态继电器，固态继电器控制电机反转；

4）电机反转刀具上升至行程开关预设定的顶端限定位置时，将会触发继电器触点控制电机开始正转；

5）当LED显示屏上显示正向转速达到稳定值时，主轴送进箱开始进给，继续攻进。

Claims (3)

1.一种用于普通钻床的防卡死控制系统，其特征在于包括主轴箱底座（1）、外部固定点（2）、转速盘（3）、内部支撑架（4）、主轴（5）、输出信号线（6）、三极管脉冲信号放大器（7）、固定螺丝（8）、霍尔传感器（9）、磁片（10）、AT89C51单片机、比较器、信号处理器、固态继电器、三相异步电动机、主轴变速箱、主轴送进箱、主轴、LED显示器、蜂鸣器、看门狗；主轴变速箱和主轴送进箱均固定安装在主轴箱内，霍尔传感器（9）安装在主轴箱底座（1）上，磁片（10）均匀分布在转速盘（3）圆周，转速盘（3）与主轴（5）同轴配合，霍尔传感器（9）通过固定螺丝（8）固定安装在内部支撑架（4）上，内部支撑架（4）通过外部固定点（2）固定在主轴箱底座（1）上，三极管脉冲信号放大器（7）输入端与霍尔传感器(9)相连，输出端通过输出信号线（6）与AT89C51单片机输入端连接，AT89C51单片机的串行输出口分别与LED显示器、比较器连接，看门狗芯片安装在AT89C51单片机内，比较器的输出端与蜂鸣器以及信号处理器输入端连接，比较器、信号处理器均集成在AT89C51单片机面板上，信号处理器输出端与固态继电器的信号输入端连接，固态继电器的信号输出控制三相异步电动机的正反转。

2.根据权利要求1所述的一种用于普通钻床的防卡死控制系统，其特征在于所述的系统具有低速卡死报警装置，当比较器得到正转转速低于设定值时，蜂鸣器发出警报。

3.一种实施如权利要求1所述的用于普通钻床的防卡死控制系统的控制方法，其特征在于包括以下步骤：

1）主轴转动，霍尔传感器进行脉冲信号采集，并将采集的转速信号和转向传送到三极管脉冲信号放大器，三极管脉冲信号放大器将脉冲信号放大后输送到AT89C51单片机；

2）AT89C51单片机对放大的脉冲信号进行计算处理后得到主轴上的转速，显示在LED显示屏上，并传送到比较器与预设值比较；

3）当攻进过程中正向转速低于预设值时，蜂鸣器警报，同时将比较信号送至信号处理整形处理后发送给固态继电器，固态继电器控制电机反转；

4）电机反转刀具上升至行程开关预设定的顶端限定位置时，将会触发继电器触点控制电机开始正转；

5）当LED显示屏上显示正向转速达到稳定值时，主轴送进箱开始进给，继续攻进。