CN108856921A - 一种用于电火花加工的旋转夹具检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于电火花加工的旋转夹具检测系统及方法。该旋转夹具检测系统包括检测单元、隔离单元、控制单元、故障报警单元，隔离单元设置在检测单元的输出端与控制单元的输入端之间，控制单元的输出端与故障报警单元连接。通过检测单元检测旋转夹具的检测触点，并将产生的触发信号发送给控制单元，以实现实时判断旋转夹具是否运行正常；如果判断出旋转夹具出现故障，及时进行报警。因此，该旋转夹具检测系统有效解决了浸没在电火花加工液中的旋转夹具的状态检测问题，便于工作人员随时掌握旋转夹具的状态，避免因旋转夹具发生故障而影响工件的加工质量。

Description

一种用于电火花加工的旋转夹具检测系统及方法

技术领域

本发明涉及一种用于电火花加工的旋转夹具检测系统，同时也涉及相应的旋转夹具检测方法，属于电火花加工技术领域。

背景技术

电火花磨削加工属于电火花成型加工中的一种，通过电火花放电将工件表面加工平整，在电火花磨削加工工件时，需要将工具电极和工件分别接在电源正负极上，并浸没在电火花加工液(具有一定绝缘性能的液体介质)中进行放电加工，实现层层蚀除工件表面材料，达到加工尺寸。为达到工件表面的平面度要求，提高工件的加工效率，同时为改善电火花放电状态，防止两极间积碳，而引起电极间短路拉弧损伤工件，因此需要使工件与工具电极之间发生相对运动。

另外，在加工某种工件时，需要工件做水平的旋转运动。即将工件安装在旋转夹具上，旋转夹具及工件在电机的带动下做匀速旋转运动。但在加工工件过程中，由于两极间的放电加工是在电火花加工液中进行，当电火花加工液随加工过程的进行而变浑浊时，操作者很难观察到工件运转状态，此时如果电机或旋转夹具发生故障，将会使工件停止旋转，如继续加工会造成工件表面平面度超差，甚至使所加工的工件报废。

发明内容

本发明所要解决的首要技术问题在于提供一种用于电火花加工的旋转夹具检测系统。

本发明所要解决的另一技术问题在于提供一种旋转夹具检测方法。

为了实现上述目的，本发明采用下述的技术方案：

根据本发明实施例的第一方面，提供一种用于电火花加工的旋转夹具检测系统，包括检测单元、隔离单元、控制单元、故障报警单元，所述隔离单元设置在所述检测单元的输出端与所述控制单元的输入端之间，所述控制单元的输出端与所述故障报警单元连接；

所述检测单元用于检测旋转夹具并产生触发信号；

所述控制单元用于接收所述触发信号和计算所述旋转夹具的旋转运动时间，并根据预设时间间隔判断所述旋转夹具是否正常运行。

其中较优地，所述旋转夹具检测系统还包括用于指示所述旋转夹具运行正常的状态指示单元。

其中较优地，所述旋转夹具检测系统还包括输入单元和显示单元，所述输入单元、所述显示单元分别与所述控制单元连接。

其中较优地，所述检测单元通过支架与所述旋转夹具的固定基座固定在一起，并且所述检测单元位于所述旋转夹具的外侧且正对所述旋转夹具的旋转体的轴心。

其中较优地，所述检测单元采用耐油耐水的电感式接近开关，所述隔离单元采用光电耦合器，所述控制单元采用单片机。

其中较优地，所述旋转体上并与所述检测单元在同一水平面上设置有检测触点，所述检测触点为磁性金属材料制成的检测凸块。

其中较优地，所述控制单元包括计时模块和显示模块，所述计时模块和所述显示模块连接，所述计时模块用于从零开始累加所述旋转夹具从某一位置开始的旋转运动时间；

所述比较模块用于将所述旋转运动时间与预设时间间隔进行比较，如果所述旋转运动时间小于预设时间间隔，则判断所述旋转夹具运行正常；否则，则判断所述旋转夹具出现故障。

其中较优地，所述控制单元的触发信号的输入端采用外部中断端口，所述外部中断端口以上升沿或下降沿触发的方式接收所述触发信号。

根据本发明实施例的第二方面，提供一种用于电火花加工的旋转夹具检测方法，包括如下步骤：

步骤S1：检测旋转夹具并产生触发信号；

步骤S2：接收触发信号和计算旋转夹具的旋转运动时间，并根据预设时间间隔判断旋转夹具是否正常运行。

其中较优地，步骤S2包括如下子步骤：

步骤S201：累加旋转运动时间，如果接收到触发信号则计时模块清零；

步骤S202：所累加的旋转运动时间与预设的时间间隔进行比较，如果旋转运动时间小于预设时间间隔，则判断旋转夹具运行正常，并继续执行步骤S201；否则，则判断旋转夹具出现故障。

本发明所提供的旋转夹具检测系统通过检测单元检测旋转夹具的检测触点，并将产生的触发信号发送给控制单元，以便实时判断旋转夹具是否运行正常；如果判断出旋转夹具出现故障，及时进行报警。因此，本旋转夹具检测系统有效的解决了浸没在电火花加工液中的旋转夹具的状态检测问题，便于工作人员掌握旋转夹具的状态，避免因旋转夹具发生故障而影响工件的加工质量。

附图说明

图1为本发明所提供的旋转夹具检测系统的结构示意图1；

图2为本发明所提供的旋转夹具检测系统中，检测单元的安装示意图；

图3为本发明所提供的旋转夹具检测系统的结构示意图2；

图4为本发明所提供的旋转夹具检测方法的整体流程图；

图5为本发明所提供的旋转夹具检测方法中，步骤S2的子步骤流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术内容做进一步的详细说明。

在电火花磨削加工过程中，为了能够随时检测电火花加工液中的旋转夹具状态(运行状态或故障状态)，以便工作人员能够掌握旋转夹具的状态，避免因旋转夹具发生故障而影响工件的加工质量。为此，如图1所示，本发明所提供的旋转夹具检测系统包括检测单元101、隔离单元102、控制单元103、故障报警单元105；隔离单元102设置在检测单元101的输出端与控制单元103的输入端之间，控制单元103的输出端与故障报警单元105连接。

其中，检测单元101用于检测旋转夹具并产生触发信号；隔离单元102用于实现检测单元101与控制单元103之间的电气隔离；控制单元103用于接收触发信号和计算旋转夹具的旋转运动时间，并根据预设时间间隔判断旋转夹具是否正常运行；如果控制单元103判断旋转夹具处于故障状态，则通过故障报警单元105进行报警。其中，旋转运动时间指的是旋转夹具从某一位置开始累计的旋转运动时间。

如图2所示，检测单元101可以采用耐油耐水的电感式接近开关，例如可以采用型号为TL-Q5MB1的电感式接近开关。检测单元101设置在旋转夹具的外侧并正对旋转夹具的旋转体201的轴心的位置；具体的说，将检测单元101通过支架203与旋转夹具的固定基座204固定在一起，而旋转夹具的固定基座204用于将旋转夹具安装在机床加工液槽底部的平台上。将工件安装在旋转夹具的旋转体201的顶端，即可使得旋转夹具带动工件实现水平的旋转运动，从而便于在电火花加工液中进行电火花放电加工。

在旋转夹具的旋转体201上并与检测单元101在同一水平面上设置有检测触点202，该检测触点202为磁性金属材料制成的检测凸块。检测触点202与检测单元101之间的距离根据实际所选择的电感式接近开关的感应距离而定。

当旋转夹具的电机带动旋转夹具的旋转体201匀速周期性的旋转时，旋转体201会带动检测触点202做圆周运动，并且旋转体201每转动一周的过程中，检测触点202都会在某一时刻经过检测单元101的位置，从而使得检测单元101能够产生并输出一个触发信号。因此，每当检测触点202经过检测单元101时，检测单元101就会向控制单元103输出一个触发信号。

为了保证检测单元101与控制单元103之间的电气隔离，使得检测单元101与控制单元103仅保持信号联系，而不发生电的联系，因此，在检测单元101与控制单元103之间设置了隔离单元102。隔离单元102可以采用光电耦合器，例如可以采用型号为4N25的光电耦合器。

控制单元103可以采用单片机，例如可以采用STM32系列或和51系列单片机。利用控制单元103的单片机的外部中断端口，用以作为控制单元103的触发信号的输入端，并根据检测单元101的接近开关的类型，将外部中断端口设定为上升沿或下降沿触发的方式，使得该外部中断端口能接收检测单元101发送的触发信号。即，只有开启控制单元103，使得外部中断端口被开启，才可以使检测单元101发送到控制单元103的触发信号起作用。

控制单元103内部设置有计时模块1030和比较模块1031，计时模块1030和比较模块1031连接。计时模块1030用于从零开始累加旋转夹具从某一位置开始的旋转运动时间；这一位置可以是本旋转夹具检测系统上电启动时的旋转夹具位置，也可以是控制单元103接收到触发信号的旋转夹具位置。同时每次控制单元103接收到触发信号，都会将计时模块1030时间清零，重新计时。

比较模块1031用于将所累加的旋转运动时间与预设的时间间隔进行比较，如果旋转运动时间小于预设的时间间隔，则判断旋转夹具运行正常；否则，则判断旋转夹具出现故障。具体的说，在开启本旋转夹具检测系统之时，及控制单元103接收到检测单元101发送的触发信号后，均需要将控制单元103内部的计时模块1030清零，以便本旋转夹具检测系统能保证累计的旋转夹具的旋转运动时间，都是计时模块1030清零后从零开始累加的。

另外，本旋转夹具检测系统还需要在比较模块1031中预先存储一个固定的时间周期参数作为时间间隔，该时间间隔应大于旋转夹具的旋转周期时间，以避免比较模块1031出现误判现象。

在发明的一个实施例中，如图3所示，可以在本旋转夹具检测系统中额外设置输入单元106和显示单元107，输入单元106和显示单元107分别与控制单元103连接。输入单元106用于根据旋转夹具的转速，设置时间间隔(上面所述的时间周期参数)并存储于比较模块1031中。其中，输入单元106可以采用键盘，通过键盘手动输入时间间隔，并将该时间间隔存储在比较模块1031中。显示单元107用于显示输入单元106输入的时间间隔的数值，以便于工作人员发现输入错误及时进行更正。因此，显示单元107可以采用LED显示屏，以显示输入单元106输入的时间间隔的数值。

当运用本旋转夹具检测系统检测旋转夹具的状态为发生故障时，可以通过控制单元103控制故障报警单元105进行报警；因此，故障报警单元105可以采用报警器，例如可以采用蜂鸣器发出蜂鸣声，以示旋转夹具发生故障。较佳地，如图3所示，还可以在本旋转夹具检测系统中设置状态指示单元104，状态指示单元104与控制单元103连接；当运用本旋转夹具检测系统检测旋转夹具的状态为运行正常时，

可以通过控制单元103控制状态指示单元104指示旋转夹具运行正常。其中，状态指示单元104可以采用状态指示灯；例如，控制单元103接收到触发信号，状态指示灯闪光一次，则说明旋转夹具运行正常。

上面详细介绍了本旋转夹具检测系统的结构。下面详细介绍一下本发明所提供的旋转夹具检测方法。

如图4所示，本发明所提供的旋转夹具检测方法包括如下步骤：检测旋转夹具并产生触发信号；接收触发信号和计算旋转夹具的旋转运动时间，并根据预设时间间隔判断旋转夹具是否正常运行。

具体的说，步骤S1：检测旋转夹具并产生触发信号；

通过检测单元101检测旋转夹具并产生触发信号；即通过旋转夹具的电机带动旋转夹具的旋转体201发生旋转运动，使得旋转体201上的检测触点202在某一时刻经过检测单元101的位置，从而使得检测单元101能够产生并输出一个触发信号。该触发信号通过隔离单元102发送到控制单元103的外部中断端口。

步骤S2：接收触发信号和计算旋转夹具的旋转运动时间，并根据预设时间间隔判断旋转夹具是否正常运行。

如图5所示，该步骤包括如下子步骤：

步骤S201：累加旋转运动时间，如果接收到触发信号则计时模块清零；

本旋转夹具检测系统运行开始时，计时模块1030开始从零累加计时，计时模块1030每增加一个单位时间，如1秒，执行一次S202步骤，并将数据发送到比较模块1031与其内部预先储存的时间间隔进行比较。如果计时过程中，收到触发信号，引发中断，计时单元1030将会被清零。并继续从零计时。

步骤S202：所累加的旋转运动时间与预设的时间间隔进行比较，如果旋转运动时间小于预设时间间隔，则判断旋转夹具运行正常，并继续执行步骤S201；否则，则判断旋转夹具出现故障。

本旋转夹具检测系统运行时，计时和比较环节以循环方式运行，计时模块1030不断以一定时间间隔累加时间，例如每秒加1，同时将时间数据发送到比较模块1031，与预先存储的时间间隔进行比较，如果旋转运动时间小于预先储存的时间间隔，判断旋转夹具运行正常，程序继续循环，计时模块1030继续累加同时继续比较。如果在计时和比较循环中，控制单元103的外部中断端口接收到检测单元101发送的触发信号，则计时模块1030内时间清零，控制单元103控制状态指示单元104闪光一次以示旋转夹具运行正常。需要说明的是，控制单元103的外部中断端口接收到检测单元101发送的触发信号指的是控制单元103在一个旋转夹具的旋转计时周期内收到触发信号。

如果在计时和比较循环中，计时模块1030累加的旋转夹具的旋转运动时间大于预先储存的时间间隔，说明控制单元103的外部中断端口在一个旋转周期内未接收到检测单元101发送的触发信号，因此计时模块1030不能清零，时间继续累加将超出旋转周期，则判断旋转夹具出现故障。即旋转夹具出现故障停止旋转，此时，旋转夹具的检测触点202不能靠近检测单元101，或者检测触点202正好位于检测单元101，由于计时模块1030只有在控制单元103接收到检测单元101发送的触发信号后才能清零，而以上两种情况检测单元103均不能发出有效的触发信号，因此计时模块1030会不断地累加旋转夹具的旋转运动时间，从而导致该旋转运动时间会大于比较模块1031内部预先存储的时间间隔，此时，可以通过控制单元103控制控制故障报警单元105进行报警，以便工作人员在看到故障报警时，及时将旋转夹具关闭，防止继续加工会造成工件表面平面度超差，甚至使所加工的工件报废。

本发明所提供的旋转夹具检测系统通过设置检测单元检测旋转夹具的检测触点，并将产生的触发信号发送给控制单元，以实现实时判断旋转夹具是否运行正常。如果判断出旋转夹具出现故障，及时进行报警。因此，本旋转夹具检测系统有效解决了浸没在电火花加工液中的旋转夹具的状态检测问题，便于工作人员随时掌握旋转夹具的状态，避免因旋转夹具发生故障而影响工件的加工质量。

以上对本发明所提供的用于电火花加工的旋转夹具检测系统及方法进行了详细的说明。对本领域的一般技术人员而言，在不背离本发明实质精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都将属于本发明专利权的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于电火花加工的旋转夹具检测系统，其特征在于包括检测单元、隔离单元、控制单元、故障报警单元，所述隔离单元设置在所述检测单元的输出端与所述控制单元的输入端之间，所述控制单元的输出端与所述故障报警单元连接；

所述检测单元用于检测旋转夹具并产生触发信号；

所述控制单元用于接收所述触发信号和计算所述旋转夹具的旋转运动时间，并根据预设时间间隔判断所述旋转夹具是否正常运行。

2.如权利要求1所述的旋转夹具检测系统，其特征在于还包括用于指示所述旋转夹具运行正常的状态指示单元。

3.如权利要求1或2所述的旋转夹具检测系统，其特征在于还包括输入单元和显示单元，所述输入单元、所述显示单元分别与所述控制单元连接。

4.如权利要求3所述的旋转夹具检测系统，其特征在于：

所述检测单元通过支架与所述旋转夹具的固定基座固定在一起，并且所述检测单元位于所述旋转夹具的外侧且正对所述旋转夹具的旋转体的轴心。

5.如权利要求4所述的旋转夹具检测系统，其特征在于：

所述检测单元采用耐油耐水的电感式接近开关，所述隔离单元采用光电耦合器，所述控制单元采用单片机。

6.如权利要求5所述的旋转夹具检测系统，其特征在于：

所述旋转体上并与所述检测单元在同一水平面上设置有检测触点，所述检测触点为磁性金属材料制成的检测凸块。

7.如权利要求6所述的旋转夹具检测系统，其特征在于：

所述控制单元包括计时模块和显示模块，所述计时模块和所述显示模块连接，所述计时模块用于从零开始累加所述旋转夹具从某一位置开始的旋转运动时间；

所述比较模块用于将所述旋转运动时间与预设时间间隔进行比较，如果所述旋转运动时间小于预设时间间隔，则判断所述旋转夹具运行正常；否则，则判断所述旋转夹具出现故障。

8.如权利要求7所述的旋转夹具检测系统，其特征在于：

所述控制单元的触发信号的输入端采用外部中断端口，所述外部中断端口以上升沿或下降沿触发的方式接收所述触发信号。

9.一种用于电火花加工的旋转夹具检测方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤S1：检测旋转夹具并产生触发信号；

步骤S2：接收触发信号和计算旋转夹具的旋转运动时间，并根据预设时间间隔判断旋转夹具是否正常运行。

10.如权利要求9所述的旋转夹具检测方法，其特征在于步骤S2包括如下子步骤：

步骤S201：累加旋转运动时间，如果接收到触发信号则计时模块清零；

步骤S202：所累加的旋转运动时间与预设的时间间隔进行比较，如果旋转运动时间小于预设时间间隔，则判断旋转夹具运行正常，并继续执行步骤S201；否则，则判断旋转夹具出现故障。