[发明专利]一种数控车床防撞刀系统及其判定方法

权利要求书

1.一种数控车床防撞刀系统，包括一个刀架及装夹好工件的车床，其特征是：在刀架的中部设置有一个镜面反射光电开关，刀架上装夹用于切削工件的粗车刀，车床通过卡盘固定被切削工件，车床在X轴和Y轴方向上各设有一个反光板，刀架通过步进电动机实现移动，刀架上的镜面反射光电开关通过车床X轴和Y轴上反光板反射的光信号对刀架位置进行检测；并通过控制系统读取数控车床的脉冲信号机电平高低进一步判断刀具移动的速度和方向，从而判定刀具是否会发生撞刀事故，并在撞刀前进行紧急制动。

2.如权利要求1所述一种数控车床防撞刀系统的判定方法，其特征在于步骤是：

1、对数控系统车刀在Y轴位置的判定，当刀架移动到某一处时，镜面反射光电开关接收到Y轴反射板反射的光信号，系统判定此时粗车刀处于Y轴的警戒区域，系统设计有隔时基检测的滤波电路，防止长切屑对信号检测的影响；

2、对数控系统车刀在X轴位置的判定，当刀架移动到某一处时，镜面反射光电开关接收到X轴反射板反射的光信号，系统判定此时粗车刀处于X轴的警戒区域，系统设计有隔时基检测的滤波电路，防止长切屑对信号检测的影响；

3、对车刀在X、Y轴的位置的判断，系统均设计有隔时基检测的滤波电路，防止长切屑对信号的影响，只有当粗车刀在X、Y轴上均处于警戒区域时，判定车刀相对工件处于双轴警戒区域；

4、检测粗车刀的移动方向，当系统判定粗车刀处于双轴警戒区域时，检测车刀运动方向信号，粗车刀运动方向信号只要检测步进电动机方向信号的高低电平即可，对X轴，若步进电动机使车刀方向为远离工件，则判定不会撞刀，对Y轴，若步进电动机使车刀方向为远离工件，也判定不会撞刀，控制系统进入对车刀移动方向的循环检测，当检测到X、Y轴的车刀有一个方向为接近工件时，判定存在撞刀的可能，系统进入下一个环节检查；

5、检测刀具移动速度，通过测定X轴及Y轴步进电机的脉冲信号频率检测车刀移动速度，若检测刀具移动速度小于300mm/min，则判定移动速度为进给速度，控制系统返回步骤4继续做作循环检测；若检测刀具快速移动大于1000mm/min时，则判定该速度为快速进给，从而判定要发生撞刀事故，控制系统控制发出警报并实现步进电动机锁相制动；

6、步进电动机快速制动，实现步进电动机的锁相，只须在出现“撞刀”状态后的瞬间，切断步进电动机伺服驱动的脉冲信号输入，则机床控制系统将自动实现电动机的单相锁相；

7、控制系统急停后的后续处理，当中断控制脉冲时，步进电动机从同步状态急剧减速到停车锁定，这个稳定同步状态时的频率称为稳定极限刹车频率，高于这个频率时，会导致脉冲丢失现象，导致车刀刀尖实际坐标与设定坐标不符，步进电动机的这种在高频下刹车丢步的特性，在控制系统的应用中应该引起注意，当机床在自动加工过程中出现“撞刀”而停车后，应首先按机床的进给暂停健，退出机床加工状态，并对单片机控制系统复位后，手动退出车刀，分析撞刀事故原因，做出更正，重新设定工件坐标系，方可继续加工工件。

3.如权利要求2所述数控车床防撞刀系统的判定方法，其特征是：所述X轴、Y轴反光板分别安装在车床主轴箱及车床后挡板上；所述镜面反射光电开关内置有发射装置及接受装置。

4.如权利要求2所述数控车床防撞刀系统的判定方法，其特征是：所述X轴、Y轴反光板安装均高于卡盘及工件，卡盘及工件不会影响到镜面反射光电开关。

5.如权利要求2所述数控车床防撞刀系统的判定方法，其特征是：所述X轴、Y反光板的位置可以根据工件的大小长度及装刀后的位置进行人工调整，保证警戒区域的准确性。