[实用新型]一种雕铣机综合监测预警装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种机床监控装置，具体涉及一种雕铣机综合监测预警装置，属于机床机械自动化测量领域。

背景技术

随着机械加工高转速、高精度要求的提高，数控雕铣机以其优越的性能得到越来越广泛的应用。雕铣机的特点是主轴刀具小、切削效率高、主轴电机转速高，雕铣机既可用于雕刻，也可铣削，是一种高效高精的数控机床。雕铣机主要用于模具加工、铝件产品加工、鞋模制造、治具加工。雕铣机以其优异的性能，在机床加工业占有越来越重要的地位。

由于雕铣机高转速(主轴转速为20000～30000r/min)、高精度(主轴回转精度为2μm左右)的加工要求，主轴在长时间的工作后会大量发热，因此需要油水冷却机来保持主轴工作温度恒定，主轴冷却不足会导致主轴过热变形，影响加工精度，加剧电机老化甚至烧毁，因此需要实时监控主轴温度，防止主轴过热；同时，雕铣机刀具直径通常较小，一般为2～3mm，由于采用小直径刀具，在加工金属等较硬材料时，持续加工导致刀具刚性降低，极易出现断刀现象；对于某些特定的加工任务，有时需要机床长时间工作，而雕铣机本身不具备实时显示功能，所以需要工作人员消耗大量时间实时坚守，存在诸多不便。

因此行业内急需开发出一套可实时监控雕铣机的加工过程的监测装置，以解决当前雕铣机监控设备缺失、加工过程中突发事故难以及时发现处理的难题。

发明内容

本实用新型的目的在于解决现有技术的不足，并提供一种实现加工过程实时视频监控、主轴温度监控和断刀报警的雕铣机综合监测预警装置，避免机床出现加工事故并减少操作人员的工作强度。

实现本实用新型目的所采用的技术方案为，一种雕铣机综合监测预警装置，包括PC上位机、与PC上位机电连接的PCB电路板和加工过程远程实时观测单元、与PCB电路板电连接的主轴温度监测单元和断刀检测报警单元；所述加工过程远程实时观测单元包括摄像头、安装于雕铣机外壳内表面上部的摄像头支撑架和与摄像头电连接的图像采集卡，图像采集卡安装于PC上位机中并且与PC上位机电连接，用于处理图像信号；所述主轴温度监测单元包括通过导热硅胶固定于主轴外表面上的温度传感器；所述断刀检测报警单元包括安装于雕铣机床头箱上的金属传感器支撑架和安装于金属传感器支撑架端部的金属传感器，金属传感器的检测头靠近雕铣机的刀具。

金属传感器支撑架包括滚珠丝杠副、螺母座、导轨滑块副、2个丝杆轴承座和连接板，滚珠丝杠副和导轨滑块副相互平行并且沿竖直方向固定于雕铣机床头箱上，2个丝杆轴承座分别安装于滚珠丝杠副的两端支撑滚珠丝杠副，螺母座呈中空方柱状并且套设于滚珠丝杠副的螺母上，连接板呈L型，金属传感器固定于连接板的水平部分上，螺母座和导轨滑块副的滑块通过螺钉与连接板的竖直部分的端部连接。

所述PCB电路板中设有单片机模块、与单片机模块电连接的功能模块和USB电源模块，功能模块包括与单片机输入接口连接的温度信号输入模块、金属传感器信号输入模块和矩阵键盘模块，以及与单片机输出接口连接的断刀报警模块、数码管显示模块、温度报警模块、短信报警模块和串口通讯模块，单片机模块通过串口通讯模块与PC上位机连接，温度传感器通过杜邦线连接温度信号输入模块，金属传感器通过杜邦线连接金属传感器信号输入模块。

PCB电路板中设有2个以上单片机模块，各单片机模块之间通过锁存器连接。

由上述技术方案可知，固定在雕铣机刀具上方的摄像头用于采集机床加工过程中的图像数据，采集的图像数据通过图像采集卡采集至PC上位机中存储并播放，由于雕铣机工作时箱门关闭，因此加工过程远程实时观测单元可实现操作人员远程实时监控加工过程，方便操作人员及时发现问题；温度传感器通过导热硅胶连接在主轴外表面上用于检测机床主轴温度，采用导热硅胶固定传感器不影响测量精度，同时可以减少主轴外部负载，温度传感器检测的主轴温度信号传输至PCB电路板中；金属传感器通过金属传感器支撑架安装于雕铣机床头箱上，金属传感器用于感应刀具的基本信息并将信号传输至PCB电路板中，金属传感器支撑架用于安装金属传感器，其中，滚珠丝杠副驱动连接板沿竖直方向上下移动，实现金属传感器的对中调节，以适应不同长度的机床刀具，导轨滑块副提高金属传感器的移动导向精度和运动平稳性；温度传感器和金属传感器均通过杜邦线连接PCB电路板，连接牢靠、易于更换并且拆装方便。