CN113857935B - 电动机基座自适应加工及垂直进给轴振动监测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出电动机基座自适应加工及垂直进给轴振动监测方法、装置及计算机可读存储介质。所述方法包括以下步骤：检测数控机床的主轴电动机回路的电压和电流；根据所述电压和电流计算数控机床主轴的实时功率；将主轴的实时功率发送到工业计算机，由工业计算机进行分析而得出机床进给轴进给倍率；根据机床进给轴进给倍率信号控制数控机床进给轴的切削速度；检测数控机床的垂直进给轴的机械振动值；以及对机械振动值进行实时分析而得出警报类型。本发明提出电动机基座自适应加工及垂直进给轴振动监测方法、装置及计算机可读存储介质可自动调节数控机床进给轴的切削速度，并可对数控机床的垂直进给轴的机械振动值进行实时分析而发出警报。

Description

电动机基座自适应加工及垂直进给轴振动监测方法及装置

技术领域

本发明涉及电动机制造技术领域，特别涉及电动机基座自适应加工及垂直进给轴振动监测方法、装置及计算机可读存储介质。

背景技术

异步电动机基座的加工时间往往较长，同时由于不同批次的基座铸件材质不同，在加工程序中进行粗加工时，若编程的进给速度过大，则容易导致数控机床报警或者刀具寿命变短，而编程的进给速度过小，则严重影响加工效率。此外，数控机床的振动不仅影响基座的最终加工质量，还会影响数控机床的机械寿命。

在传统的加工过程中，数控机床的进给倍率处于100％的位置，操作工人凭听机床的加工声音来手动调节进给倍率，从而调慢或调快机床的加工速度，操作工处于高度紧张的状态，容易疲劳，同时不能迅速处理一些紧急情况，也无法提前对数控机床的状态进行判断。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种电动机基座自适应加工及垂直进给轴振动监测方法、一种电动机基座自适应加工及垂直进给轴振动监测装置及一种计算机可读存储介质，可自动调节数控机床进给轴的切削速度，并可对数控机床的垂直进给轴的机械振动值进行实时分析而发出警报。

本发明提出一种电动机基座自适应加工及垂直进给轴振动监测方法，其包括以下步骤：

检测数控机床的主轴电动机回路的电压和电流；

根据所述电压和电流计算数控机床主轴的实时功率；

将所述主轴的实时功率发送到所述工业计算机，由所述工业计算机进行分析而得出机床进给轴进给倍率；

当自适应控制模块接收到数控机床控制器发出的自适应加工启用命令时，将所述机床进给轴进给倍率信号发送给所述数控机床控制器，同时发送自适应加工生效状态给所述数控机床控制器，所述数控机床控制器收到所述自适应控制模块的自适应加工生效状态后根据所述机床进给轴进给倍率信号控制数控机床进给轴的切削速度；

检测数控机床的垂直进给轴的机械振动值；以及

振动监测模块在接收到所述数控机床控制器发送的振动监测启用命令时开始实时监测所述垂直进给轴的机械振动值，并将所述机械振动值发送给所述工业计算机，所述工业计算机对所述机械振动值进行实时分析而得出警报类型并将所述警报类型发送给所述振动监测模块，所述振动监测模块将所述警报类型发送给所述数控机床控制器。

在电动机基座自适应加工及垂直进给轴振动监测方法的一种示意性实施例中，所述自适应控制模块将所述机床进给轴进给倍率信号以二进制码的格式发送给所述数控机床控制器。

在电动机基座自适应加工及垂直进给轴振动监测方法的一种示意性实施例中，所述工业计算机对所述机械振动值进行实时分析而得出警报类型分警告、报警和停机三级。

本发明还提出一种电动机基座自适应加工及垂直进给轴振动监测装置，其与工业计算机和数控机床控制器实时数据交互。所述电动机基座自适应加工及垂直进给轴振动监测装置包括功率检测传感器、功率计算模块、自适应控制模块、振动传感器及振动监测模块。所述功率检测传感器安装于数控机床的主轴电动机回路上，检测所述主轴电动机回路的电压和电流。所述功率计算模块接收来自所述功率检测传感器的电压和电流数据并计算数控机床主轴的实时功率。所述自适应控制模块接收来自所述功率计算模块输出的所述主轴的实时功率，将所述主轴的实时功率发送到所述工业计算机，由所述工业计算机分析所述主轴的实时功率而得出机床进给轴进给倍率，所述自适应控制模块接收来自所述工业计算机的所述机床进给轴进给倍率信号；当所述自适应控制模块接收到所述数控机床控制器发出的自适应加工启用命令时，将所述机床进给轴进给倍率信号发送给所述数控机床控制器，同时发送自适应加工生效状态给所述数控机床控制器，所述数控机床控制器收到所述自适应控制模块的自适应加工生效状态后根据所述机床进给轴进给倍率信号控制数控机床进给轴的切削速度。所述振动传感器安装在数控机床的垂直进给轴上，所述振动传感器检测所述垂直进给轴的机械振动值。所述振动监测模块接收来自所述振动传感器检测到的机械振动值，所述振动监测模块在接收到所述数控机床控制器发送的振动监测启用命令时开始实时监测所述垂直进给轴的机械振动值，并将所述机械振动值发送给所述工业计算机，所述工业计算机对所述机械振动值进行实时分析而得出警报类型并将所述警报类型发送给所述振动监测模块，所述振动监测模块将所述警报类型发送给所述数控机床控制器。

在电动机基座自适应加工及垂直进给轴振动监测装置的一种示意性实施例中，所述主轴电动机回路包括主轴驱动器和主轴电动机，所述功率检测传感器检测所述主轴驱动器的电压并检测所述主轴电动机的电流。

在电动机基座自适应加工及垂直进给轴振动监测装置的一种示意性实施例中，所述数控机床控制器发出指令给数控机床的进给轴驱动器，所述进给轴驱动器再控制数控机床的进给轴电动机而实现控制数控机床进给轴的切削速度。

在电动机基座自适应加工及垂直进给轴振动监测装置的一种示意性实施例中，所述自适应控制模块将所述机床进给轴进给倍率信号以二进制码的格式发送给所述数控机床控制器。

在电动机基座自适应加工及垂直进给轴振动监测装置的一种示意性实施例中，所述工业计算机对所述机械振动值进行实时分析而得出警报类型分警告、报警和停机三级。

本发明又提出一种电动机基座自适应加工及垂直进给轴振动监测装置，其包括处理器和存储器；所述存储器中存储有可被所述处理器执行的应用程序，用于使得所述处理器执行上述任意一种所述的电动机基座自适应加工及垂直进给轴振动监测方法。

本发明再提出一种计算机可读存储介质，其特征在于，其中存储有计算机可读指令，该计算机可读指令用于执行上述任意一种所述的电动机基座自适应加工及垂直进给轴振动监测方法。

在本发明的电动机基座自适应加工及垂直进给轴振动监测方法、装置及计算机可读存储介质中，计算数控机床主轴的实时功率，工业计算机根据所述主轴的实时功率分析得出机床进给轴进给倍率；数控机床控制器收到自适应控制模块的自适应加工生效状态后根据所述机床进给轴进给倍率信号控制数控机床进给轴的切削速度，而实现对电动机基座的自适应加工，可在粗加工时根据主轴的功率实时调整进给倍率，提高加工效率，并可以保护刀具不至于因为过大切削而严重磨损，提高刀具的寿命。此外，实时监测垂直进给轴的机械振动，可以提前给出数控机床维护信号对数控机床进行维护及紧急情况下的停机命令，从而保护数控机床的机械部件，且可确保被加工基座不至于报废。

附图说明

下面将通过参照附图详细描述本发明的优选实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本发明的上述及其它特征和优点，附图中：

图1为本发明一实施例的电动机基座自适应加工及垂直进给轴振动监测装置的架构示意图。

图2为数控机床对电动机基座进行加工的示意图。

图3为图1所示的电动机基座自适应加工及垂直进给轴振动监测装置的自适应加工的架构示意图。

图4为图1所示的电动机基座自适应加工及垂直进给轴振动监测装置的振动监测的架构示意图。

在上述附图中，所采用的附图标记如下：

10                      电动机基座自适应加工及垂直进给轴振动监测装置

101                     电动机基座

12                      功率检测传感器

13                      功率计算模块

14                      自适应控制模块

15                      振动传感器

16                      振动监测模块

20                      工业计算机

30                      数控机床控制器

31                      主轴电动机回路

312                     主轴驱动器

313                     主轴电动机

32                      垂直进给轴

322                     刀具

33                      水平进给轴

34                      进给轴驱动器

35                      进给轴电动机

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本发明进一步详细说明。

图1为本发明一实施例的电动机基座自适应加工及垂直进给轴振动监测装置的架构示意图，图2为数控机床对电动机基座进行加工的示意图，请参见图1和图2，本实施例的电动机基座自适应加工及垂直进给轴振动监测方法及装置10与工业计算机20和数控机床控制器30实时数据交互，其包括功率检测传感器12、功率计算模块13、自适应控制模块14、振动传感器15以及振动监测模块16。功率检测传感器12安装于数控机床的主轴电动机回路31上，检测主轴电动机回路31的电压和电流。功率计算模块13接收来自功率检测传感器12的电压和电流数据并计算数控机床主轴的实时功率。

自适应控制模块14接收来自功率计算模块13输出的所述主轴的实时功率，将所述主轴的实时功率发送到工业计算机20，由工业计算机20分析所述主轴的实时功率而得出机床进给轴进给倍率，自适应控制模块14接收来自工业计算机20的所述机床进给轴进给倍率信号。当自适应控制模块14接收到数控机床控制器30发出的自适应加工启用命令时，将所述机床进给轴进给倍率信号发送给数控机床控制器30，同时发送自适应加工生效状态给数控机床控制器30，数控机床控制器30收到自适应控制模块14的自适应加工生效状态后根据所述机床进给轴进给倍率信号控制数控机床进给轴的切削速度。

振动传感器15安装在数控机床的垂直进给轴32上，振动传感器15检测垂直进给轴32的机械振动值。

振动监测模块16接收来自振动传感器15检测到的机械振动值，振动监测模块16在接收到数控机床控制器30发送的振动监测启用命令时开始实时监测垂直进给轴32的机械振动值，并将机械振动值发送给工业计算机20，工业计算机20对所述机械振动值进行实时分析而得出警报类型并将所述警报类型发送给振动监测模块16，振动监测模块16将所述警报类型发送给数控机床控制器30。

更具体地，图3为图1所示的电动机基座自适应加工及垂直进给轴振动监测装置的自适应加工的架构示意图，图4为图1所示的电动机基座自适应加工及垂直进给轴振动监测装置的振动监测的架构示意图，请一并参见图3和图4，功率检测传感器12检测主轴电动机回路31的线电压和相电流。数控机床包括主轴电动机回路31、垂直进给轴32和水平进给轴33。主轴电动机回路31包括主轴驱动器312和主轴电动机313，功率检测传感器12检测主轴驱动器312的电压并检测主轴电动机313的电流。电动机基座101在主轴电动机313的带动下可作旋转运动。垂直进给轴32的底部设有刀具322，垂直进给轴32可在竖直方向上运动，水平进给轴33可在水平方向上运动。

需要说明的是，自适应控制模块14将所述机床进给轴进给倍率信号以二进制码的格式发送给数控机床控制器30。数控机床控制器30发出指令给数控机床的进给轴驱动器34，进给轴驱动器34再控制数控机床的进给轴电动机35而实现控制数控机床进给轴的切削速度。

工业计算机20对所述机械振动值进行实时分析而得出警报类型分警告、报警和停机三级。振动监测模块16将所述警报类型发送给数控机床控制器30，通过数控机床控制器30的控制，实现对数控机床机械和刀具进行保护。

在工业计算机20上可安装软件对自适应控制模块的工作参数和振动监测模块的工作参数进行设置及自学习。

本发明还提出一种电动机基座自适应加工及垂直进给轴振动监测方法，其包括以下步骤：

检测数控机床的主轴电动机回路31的电压和电流；

根据所述电压和电流计算数控机床主轴的实时功率；

将所述主轴的实时功率发送到所述工业计算机20，由工业计算机20进行分析而得出机床进给轴进给倍率信号；

当自适应控制模块14接收到数控机床控制器30发出的自适应加工启用命令时，将所述机床进给轴进给倍率信号发送给数控机床控制器30，同时发送自适应加工生效状态给数控机床控制器30，数控机床控制器30收到自适应控制模块14的自适应加工生效状态后根据所述机床进给轴进给倍率信号控制数控机床进给轴的切削速度；

检测数控机床的垂直进给轴32的机械振动值；以及

振动监测模块16在接收到数控机床控制器30发送的振动监测启用命令时开始实时监测垂直进给轴32的机械振动值，并将所述机械振动值发送给工业计算机20，工业计算机20对所述机械振动值进行实时分析而得出警报类型并将所述警报类型发送给振动监测模块16，振动监测模块16将所述警报类型发送给数控机床控制器30。

本发明实施方式还提出了一种具有处理器-存储器架构的、电动机基座自适应加工及垂直进给轴振动监测装置，所述电动机基座自适应加工及垂直进给轴振动监测装置包括处理器、存储器及存储在所述存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上任意一种的电动机基座自适应加工及垂直进给轴振动监测方法。

其中，存储器具体可以实施为电可擦可编程只读存储器(EEPROM)、快闪存储器(Flash memory)、可编程程序只读存储器(PROM)等多种存储介质。处理器可以实施为包括一或多个中央处理器或一或多个现场可编程门阵列，其中现场可编程门阵列集成一或多个中央处理器核。具体地，中央处理器或中央处理器核可以实施为CPU或MCU或DSP，等等。

需要说明的是，上述各流程和各结构图中不是所有的步骤和模块都是必须的，可以根据实际的需要忽略某些步骤或模块。各步骤的执行顺序不是固定的，可以根据需要进行调整。各模块的划分仅仅是为了便于描述采用的功能上的划分，实际实现时，一个模块可以分由多个模块实现，多个模块的功能也可以由同一个模块实现，这些模块可以位于同一个设备中，也可以位于不同的设备中。

各实施方式中的硬件模块可以以机械方式或电子方式实现。例如，一个硬件模块可以包括专门设计的永久性电路或逻辑器件(如专用处理器，如FPGA或ASIC)用于完成特定的操作。硬件模块也可以包括由软件临时配置的可编程逻辑器件或电路(如包括通用处理器或其它可编程处理器)用于执行特定操作。至于具体采用机械方式，或是采用专用的永久性电路，或是采用临时配置的电路(如由软件进行配置)来实现硬件模块，可以根据成本和时间上的考虑来决定。

本发明的电动机基座自适应加工及垂直进给轴振动监测方法、装置及计算机可读存储介质至少具有以下的优点：

1.在本发明的电动机基座自适应加工及垂直进给轴振动监测方法、装置及计算机可读存储介质中，计算数控机床主轴的实时功率，工业计算机根据所述主轴的实时功率分析得出机床进给轴进给倍率；数控机床控制器收到自适应控制模块的自适应加工生效状态后根据所述机床进给轴进给倍率信号控制数控机床进给轴的切削速度，而实现对电动机基座的自适应加工，可在粗加工时根据主轴的功率实时调整进给倍率，提高加工效率，并可以保护刀具不至于因为过大切削而严重磨损，提高刀具的寿命。此外，实时监测垂直进给轴的机械振动，可以提前给出数控机床维护信号对数控机床进行维护及紧急情况下的停机命令，从而保护数控机床的机械部件，且可确保被加工基座不至于报废。

2.在本发明的电动机基座自适应加工及垂直进给轴振动监测方法、装置及计算机可读存储介质的一实施例中，在粗加工时，可以开启主轴功率实时监测，当主轴功率低于设定阈值时则自动提高进给倍率，而当主轴功率高于设定的阈值时则自动降低进给倍率，自适应控制进给倍率，提高粗加工效率。在精加工时，通常来说切削量较小，主轴功率通常不大，为了保证加工质量，可以关闭主轴功率实时监测功能，而不自适应调整进给倍率。

3.在本发明的电动机基座自适应加工及垂直进给轴振动监测方法、装置及计算机可读存储介质的一实施例中，当垂直进给轴的机械振动较大时，可能是由于数控机床的机械部件需要维护或者刀具磨损严重需要进行更换，可提前给出维护信号，机床维护人员对机床进行维护，从而避免机床关键时刻出现严重故障。当垂直进给轴机械振动过大时，可能是由于数控机床的机械部件损坏或刀具破损造成，可给出停机命令停止机床，避免机床机械部件直接损坏或者由于刀具破损而导致被加工基座直接报废。

4.在本发明的电动机基座自适应加工及垂直进给轴振动监测方法、装置及计算机可读存储介质的一实施例中，降低工人劳动强度，提高基座的加工效率及设备的生产力，保证加工加工质量，保护设备等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电动机基座自适应加工及垂直进给轴振动监测方法，其特征在于，其包括以下步骤：

检测数控机床的主轴电动机回路(31)的电压和电流；

根据所述电压和电流计算数控机床主轴的实时功率；

将所述主轴的实时功率通过自适应控制模块(14)发送到工业计算机(20)，由所述工业计算机(20)进行分析而得出机床进给轴进给倍率；

当自适应控制模块(14)接收到数控机床控制器(30)发出的自适应加工启用命令时，将所述机床进给轴进给倍率信号发送给所述数控机床控制器(30)，同时发送自适应加工生效状态给所述数控机床控制器(30)，所述数控机床控制器(30)收到所述自适应控制模块(14)的自适应加工生效状态后根据所述机床进给轴进给倍率信号控制数控机床进给轴的切削速度；

检测数控机床的垂直进给轴(32)的机械振动值；以及

振动监测模块(16)在接收到所述数控机床控制器(30)发送的振动监测启用命令时开始实时监测所述垂直进给轴(32)的机械振动值，并将所述机械振动值发送给所述工业计算机(20)，所述工业计算机(20)对所述机械振动值进行实时分析而得出警报类型并将所述警报类型发送给所述振动监测模块(16)，所述振动监测模块(16)将所述警报类型发送给所述数控机床控制器(30)。

2.如权利要求1所述的电动机基座自适应加工及垂直进给轴振动监测方法，其特征在于，所述自适应控制模块(14)将所述机床进给轴进给倍率信号以二进制码的格式发送给所述数控机床控制器(30)。

3.如权利要求1所述的电动机基座自适应加工及垂直进给轴振动监测方法，其特征在于，所述工业计算机(20)对所述机械振动值进行实时分析而得出警报类型分警告、报警和停机三级。

4.电动机基座自适应加工及垂直进给轴振动监测装置(10)，与工业计算机(20)和数控机床控制器(30)实时数据交互，其特征在于，所述电动机基座自适应加工及垂直进给轴振动监测装置(10)包括：

功率检测传感器(12)，安装于数控机床的主轴电动机回路(31)上，检测所述主轴电动机回路(31)的电压和电流；

功率计算模块(13)，接收来自所述功率检测传感器(12)的电压和电流数据并计算数控机床主轴的实时功率；

自适应控制模块(14)，接收来自所述功率计算模块(13)输出的所述主轴的实时功率，将所述主轴的实时功率发送到所述工业计算机(20)，由所述工业计算机(20)分析所述主轴的实时功率而得出机床进给轴进给倍率，所述自适应控制模块(14)接收来自所述工业计算机(20)的所述机床进给轴进给倍率信号；当所述自适应控制模块(14)接收到所述数控机床控制器(30)发出的自适应加工启用命令时，将所述机床进给轴进给倍率信号发送给所述数控机床控制器(30)，同时发送自适应加工生效状态给所述数控机床控制器(30)，所述数控机床控制器(30)收到所述自适应控制模块(14)的自适应加工生效状态后根据所述机床进给轴进给倍率信号控制数控机床进给轴的切削速度；

振动传感器(15)，安装在数控机床的垂直进给轴(32)上，所述振动传感器(15)检测所述垂直进给轴(32)的机械振动值；以及

振动监测模块(16)，接收来自所述振动传感器(15)检测到的机械振动值，所述振动监测模块(16)在接收到所述数控机床控制器(30)发送的振动监测启用命令时开始实时监测所述垂直进给轴(32)的机械振动值，并将所述机械振动值发送给所述工业计算机(20)，所述工业计算机(20)对所述机械振动值进行实时分析而得出警报类型并将所述警报类型发送给所述振动监测模块(16)，所述振动监测模块(16)将所述警报类型发送给所述数控机床控制器(30)。

5.如权利要求4所述的电动机基座自适应加工及垂直进给轴振动监测装置(10)，其特征在于，所述主轴电动机回路(31)包括主轴驱动器(312)和主轴电动机(313)，所述功率检测传感器(12)检测所述主轴驱动器(312)的电压并检测所述主轴电动机(313)的电流。

6.如权利要求4所述的电动机基座自适应加工及垂直进给轴振动监测装置(10)，其特征在于，所述数控机床控制器(30)发出指令给数控机床的进给轴驱动器(34)，所述进给轴驱动器(34)再控制数控机床的进给轴电动机(35)而实现控制数控机床进给轴的切削速度。

7.如权利要求4所述的电动机基座自适应加工及垂直进给轴振动监测装置(10)，其特征在于，所述自适应控制模块(14)将所述机床进给轴进给倍率信号以二进制码的格式发送给所述数控机床控制器(30)。

8.如权利要求4所述的电动机基座自适应加工及垂直进给轴振动监测装置(10)，其特征在于，所述工业计算机(20)对所述机械振动值进行实时分析而得出警报类型分警告、报警和停机三级。

9.一种电动机基座自适应加工及垂直进给轴振动监测装置(10)，其特征在于，包括处理器和存储器；

所述存储器中存储有可被所述处理器执行的应用程序，用于使得所述处理器执行如权利要求1至3中任一项所述的电动机基座自适应加工及垂直进给轴振动监测方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其中存储有计算机可读指令，该计算机可读指令用于执行如权利要求1至3中任一项所述的电动机基座自适应加工及垂直进给轴振动监测方法。

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