[发明专利]一种数控机床自动检测预警系统及其运行方法

权利要求书

1.一种数控机床自动检测预警系统，其特征在于，包括输入单元、传输单元、分析计算单元、坐标检测单元、坐标比对单元、报警单元；

所述输入单元分别连接所述传输单元、所述分析计算单元，所述传输单元连接所述坐标检测单元，所述分析计算单元、所述坐标检测单元均连接所述坐标比对单元，所述坐标比对单元连接所述报警单元；

所述输入单元用于读入加工程序至机床内部，并转换成可读的模拟信号；所述分析计算单元用于读取加工程序，计算理论坐标值；所述传输单元用于将可读的模拟信号带动机床的机械部件运动；所述坐标检测单元用于实时检测机床的机械部件的实际坐标值；所述坐标比对单元用于对比理论坐标值与实际坐标值，如果理论坐标值与实际坐标值之差在阈值A范围内，则数控机床正常工作，否则，启动所述报警单元报警，同时数控机床停止工作；

所述数控机床自动检测预警系统还包括扭矩检测单元、扭矩比对单元、标准扭矩存储器；

所述传输单元连接所述扭矩检测单元，所述扭矩检测单元、所述标准扭矩存储器均连接所述扭矩比对单元，所述扭矩比对单元连接所述报警单元；

所述扭矩检测单元用于实时检测各个伺服电机的扭矩、切削力；

所述扭矩比对 单元用于比对实时检测的伺服电机扭矩与所述标准扭矩存储器中存储的该伺服电机的扭矩值，如果两者之差在阈值B范围内，则数控机床正常工作，否则，报警同时数控机床停止工作；B＝T1+J*W，T1是指等速时的驱动扭矩kgf.m；J是指对电机施加的惯性转矩kg.m²；W是指伺服电机的角加速度rad/s²；所述标准扭矩存储器用于存储不同材质不同速度的伺服电机的扭矩。

2.根据权利要求1所述的一种数控机床自动检测预警系统，其特征在于，所述输入单元为USB或操作面板；

所述分析计算单元包括PLC上位机、单片机；将加工程序输入到单片机集成板，并通过CPU全部转换为数控装置能够接受的信息代码，传输到PLC上位机上，PLC上位机通过信息交换处理得到理论坐标值；

所述传输单元包括伺服电机、丝杠、伺服驱动器；伺服驱动器将可读的模拟信号发送给伺服电机，伺服电机通过联轴器与丝杠连接，接受伺服驱动器发出的命令实现转动，带动丝杠运转；

所述坐标检测单元包括光栅、编码器；

所述报警单元为报警指示灯。

3.根据权利要求2所述的一种数控机床自动检测预警系统，其特征在于，所述扭矩检测单元是指动态扭矩检测仪。

4.一种权利要求3所述的数控机床自动检测预警系统的运行方法，其特征在于，包括：

(1)通过所述输入单元将加工程序读入数控机床内；

(2)所述分析计算单元读取加工程序，计算加工程序下一段的理论坐标值(x1，y1)；与此同时，所述坐标检测单元实时检测当前刀具的实际坐标值(x2，y2)，理论坐标值、实际坐标值所在的坐标系如下：x轴为车床纵向轴，y轴为加工中心的纵向轴；

(3)所述坐标比对单元获取步骤(2)得到的理论坐标值与对应的实际坐标值，通过数据的对比和预演，分析刀具能否碰撞到障碍物体，如果能碰撞到障碍物体，则启动所述报警单元进行报警，同时数控机床停止运行；

(4)所述扭矩检测单元实时检测工件在加工时各个伺服电机的扭矩；从所述标准扭矩存储器调取出同一伺服电机的扭矩；

(5)所述扭矩比对 单元用于比对实时检测的伺服电机扭矩与所述标准扭矩存储器中存储的该伺服电机的扭矩值，如果两者之差在阈值B范围内，则数控机床正常工作，否则，报警同时数控机床停止工作。

5.根据权利要求4所述的一种数控机床自动检测预警系统的运行方法，其特征在于，所述步骤(4)中，所述扭矩检测单元实时检测工件在加工时各个伺服电机的扭矩；通过以下式(Ⅰ)计算伺服电机的扭矩：

T＝9550P/n (Ⅰ)

式(Ⅰ)中，P—功率，kW；

n—电机的额定转速，r/min；

T—转矩，Nm。