[发明专利]一种数控机床进给系统波动在线检测装置及方法

说明书

本发明属于数控机床检测领域，并具体公开了一种数控机床进给系统波动在线检测装置及方法。该装置包括数据采集卡和机床管理测试模块，其中数据采集卡用于采集进给系统的外部数据；机床管理测试模块中任务定制子模块用于生成测试G代码，数控系统连接管理子模块用于连接数控系统并进行内部数据采集，外部数据采集子模块用于接收数据采集卡采集到的外部数据并对其进行频域转换，数据分析示波子模块用于对外部数据和内部数据进行分析并判断其是否正常，生成诊断报告。本发明能够同时完成进给系统振动测量、伺服电机电流测量和转速波动测量，此外通过机床管理测试模块与数控机床的实时状态数据进行同步，进而能够准确判断故障的来源，提高测试精度。

技术领域

本发明属于数控机床检测领域，更具体地，涉及一种数控机床进给系统波动在线检测装置及方法。

背景技术

数控机床进给轴波动是指机床在运行过程中，由于输入电流不稳定、结构振动或电机质量因素造成的进给轴输出转速在设定转速上下出现微小波动的情况。当进给轴波动现象产生时，势必会造成机床工作台进给速度出现微小抖动，进而使加工工件表面产生微小的波纹，影响产品的质量。

为了消除进给轴波动所造成的影响，保证产品质量，需要一种快捷易用的方法对该现象的成因进行分析测试，排除故障源。但是目前还缺乏一种有效的数控机床进给轴波动分析诊断手段，不能同步采集伺服电机输入电流、伺服电机光电编码盘输出信号、工作台振动信号等机床外部信号与伺服反馈、控制信号等数控系统内部信号，从而难以综合分析数据以确定故障源。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种数控机床进给系统波动在线检测装置及方法，其中该装置结合数控机床自身的特征，相应设计了数据采集卡和机床管理测试模块，并对机床管理测试模块中模块的划分方式进行研究和设计，可有效解决现有技术无法准确判断故障源的弊端，因而尤其适用于数控机床检测的应用场合。

为实现上述目的，按照本发明的一方面，提出了一种数控机床进给系统波动在线检测装置，包括数据采集卡和机床管理测试模块，其中：所述数据采集卡用于采集所述数控机床中进给系统的外部数据；所述机床管理测试模块用于控制并完成在线检测工作，其包括任务定制子模块、数控系统连接管理子模块、外部数据采集子模块和数据分析示波子模块，所述任务定制子模块用于生成测试G代码、设定采集数据的阈值范围和定制测试软件界面，所述数控系统连接管理子模块用于连接所述数控机床的数控系统并对其进行内部数据的采集，所述外部数据采集子模块用于接收所述数据采集卡采集到的外部数据并对其进行频域转换，所述数据分析示波子模块用于对所述外部数据和内部数据进行分析并判断其是否正常，从而生成诊断报告。

作为进一步优选地，所述机床管理测试模块还包括数据存储回放子模块，所述数据存储回放子模块用于将所述外部数据和内部数据存储归档，并在进行问题分析时将所述外部数据和内部数据回放，以复现测试中出现的问题。

作为进一步优选地，所述数据采集卡包括模拟量采集卡和脉冲采集卡，其中所述模拟量采集卡用于采集振动加速度传感器和电涡流传感器的信号，所述脉冲采集卡用于采集电机编码器的信号。

作为进一步优选地，所述脉冲采集卡的计数周期为1ms～10ms。

作为进一步优选地，所述任务定制子模块生成测试G代码的过程为：根据用户设定的测试参数定制测试步骤，计算伺服电机的加减速常数和精度参数，最后估算各项测试环节所需时间，以此生成测试G代码。

作为进一步优选地，所述数控系统连接管理子模块的工作内容包括：上传并加载所述测试G代码，获取伺服电机当前的控制信号、反馈信号和工作状态，同步所述数控系统与所述机床管理测试模块的测试进度，上传所述机床管理测试模块检测到的报警信息。

按照本发明的另一方面，提供了一种数控机床进给系统波动在线检测方法，该方法包括如下步骤：

S1启动数控机床的进给系统，建立机床管理测试模块与进给系统之间的连接；