專利名稱：輥類表面激光毛化數(shù)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種數(shù)控系統(tǒng)，具體地說的是一種輥類表面激光毛化數(shù)控系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
毛化鋼板具有優(yōu)良的沖壓性能和表面涂鍍性能，是汽車、家電、電子和輕工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的重要原材料，毛化鋼板生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)是軋輥表面毛化，激光軋輥毛化技術(shù)是現(xiàn)在使用的幾種毛化技術(shù)包括噴丸毛化、電火花毛化以及電子束毛化中實用而又先進的一種毛化技術(shù)。激光軋輥毛化技術(shù)主要分為兩大類一類是采用CO2氣體激光器的CO2激光毛化，另一類是采用固體Nd = YAG激光器的YAG激光毛化。毛化過程中的操作順序通常如下工件(軋輥)安裝在數(shù)控機床的工件主軸上，被工件主軸在工件主軸電機的驅(qū)動下高速旋轉(zhuǎn)；激光器(或激光毛化頭)安裝在車床的小托板上，可以在X、Z向運動(通過控制X軸及Z軸移動實現(xiàn))。毛化過程中軋輥高速旋轉(zhuǎn)，激光器沿Z向恒速移動，激光器輸出的激光在軋輥表面以一個恒升角刻蝕出沿螺旋線分布的毛化點，通過控制轉(zhuǎn)速、激光器的Z向運動速度、毛化激光脈沖頻率，就可以獲得需要的毛化點密度、粗糙度等毛化結(jié)果，完成所需要的毛化要求。目前，用于輥類表面激光毛化的數(shù)控系統(tǒng)是將通用車床數(shù)控系統(tǒng)進行簡單改造，使其能夠適用于激光毛化領(lǐng)域，但由于其并非專為激光軋輥毛化技術(shù)所投計，仍然存在操作復(fù)雜、靈活性差、維護困難、造價昂貴的問題。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是為了解決上述技術(shù)問題，提供一種操作簡單、靈活性好、維護簡便、設(shè)備成本低的輥類表面激光毛化數(shù)控系統(tǒng)。技術(shù)方案包括安裝在數(shù)控機床上的工件主軸電機及其變頻器、高速電機及其變頻器、激光器及其電源、以及定位伺服驅(qū)動，所述定位伺服驅(qū)動器與伺服電機連接，其特征在于，還包括有人機界面、手動控制面板、通訊接口及MCU，所述人機界面、手動控制面板經(jīng)通訊接口與MCU的輸入端連接，所述MCU的輸出端分別與定位伺服驅(qū)動器和工件主軸電機的變頻器、高速電機的變頻器、激光器的電源連接。進一步的，還包括有用于檢測高速電機及工件主軸電機轉(zhuǎn)速的編碼器，所述編碼器輸出端與MCU的輸入端連接。進一步的，還包括有手輪，所述手輪的輸入端經(jīng)通訊接口與MCU的輸入端連接。所述定位伺服驅(qū)動器包括X軸伺服驅(qū)動器和Z軸伺服驅(qū)動器，所述伺服電機包括X軸伺服電機和Z軸伺服電機，所述X軸伺服驅(qū)動器連接X軸伺服電機，Z軸伺服驅(qū)動器連接Z軸伺服電機。人機界面(可以為觸摸顯示屏)提供可視化界面給用戶控制整個激光毛化數(shù)控系統(tǒng)，手動控制面板用于手動輸入控制參數(shù)，手輪用于手動對焦，手輪、人機界面及手動控制面板通過通訊接口實現(xiàn)與MCU的信息交互，MCU接收信號，并對信號進計算和/或比較、轉(zhuǎn)換并輸出相應(yīng)的控制信號(如輸出控制信號給變頻電原控制輸出電壓的大小、輸出制信號給定位伺服驅(qū)動器控制伺服電機轉(zhuǎn)動)給工件主軸電機的變頻器、高速電機的變頻器、激光器的電源和定位伺服驅(qū)動器；所述編碼器用于采集高速電機及主軸電機電機上的轉(zhuǎn)速信號并將該信息反饋給MCU，MCU通過比較實際值與目標(biāo)值，對應(yīng)調(diào)整控制輸出電壓大小，使工件主軸變頻器控制的工件主軸電機、以及高速電機變頻器控制的高速電機的實際速度與預(yù)設(shè)的速度一致。本實用新型輥類表面激光毛化數(shù)控系統(tǒng)基于目前工業(yè)控制領(lǐng)域常用的中央處理器MCU、開發(fā)了一套專用于輥類表面激光毛化的數(shù)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過簡單輸入軋輥直徑、軋輥長度、軋輥頭起始位置、毛化點密度、毛化速度等幾個參數(shù)，即可自動完成整個毛化過程，操作簡單，適合普通操作人員學(xué)習(xí)掌握。綜上，該系統(tǒng)具有制造成本低、參數(shù)輸入簡單、操作方便、穩(wěn)定性高、維護簡單的優(yōu)點。

圖1為本實用新型原理框圖。其中，1-觸摸顯示屏、2-手動控制面板、3-通訊接口、4-MCU、5_X軸伺服驅(qū)動器、6-Z軸伺服驅(qū)動器、7-X軸伺服電機、8-Z軸伺服電機、9-高速電機變頻器、10-工件主軸變頻器、11-激光器電源、12-高速電機、13-工件主軸電機、14-激光器、15-編碼器、16-編碼器、17-手輪、18-X軸、19-Z軸、20-斬光盤、21-工件主軸。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步解釋說明參照圖1及圖2，觸摸顯不屏1、手動控制面板2及手輪17經(jīng)通訊接口 3與MCU4輸入端連接，所述MCU4輸出端連接定位伺服驅(qū)動器、工件主軸電機的變頻器、高速電機的變頻器和激光器的電源，定位伺服驅(qū)動器包括X軸伺服驅(qū)動器5和Z軸伺服驅(qū)動器6，X軸伺服驅(qū)動器5連接X軸伺服電機7，Z軸伺服驅(qū)動器6連接Z軸伺服電機8，X軸伺服電機7連接數(shù)控機床上的X軸18，以帶動其移動及定位；Z軸伺服電機8連接數(shù)控機床上的Z軸19，以帶動其移動及定位；所述高速電機變頻器9連接高速電機12用以控制高速電機12的轉(zhuǎn)速、工件主軸變頻器10連接工件主軸電機13用以控制主軸電機13的轉(zhuǎn)速、激光器電源11連接激光器14以控制激光器14的輸出功率。所述高速電機12以及工件主軸電機13上均裝有測量電機轉(zhuǎn)速的編碼器15、16。所述編碼器15、16的輸出端連接MCU4的輸入端。，所述高速電機12為帶動斬光盤20轉(zhuǎn)動的高速電機，所述工件主軸電機13帶動工件主軸20轉(zhuǎn)動。工作原理經(jīng)觸摸顯示屏I輸入軋輥直徑、軋輥長度、軋輥頭起始位置、毛化點密度、毛化速度等參數(shù)，這些信號經(jīng)通訊接口 3送入MCU4，通過MCU4內(nèi)預(yù)設(shè)的程序計算出高速電機的轉(zhuǎn)速、X軸18移動速度、Z軸19的給進位置、以及工件主軸21的轉(zhuǎn)速、激光器14的功率等參數(shù)，并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)控制X軸18及Y軸19的定位信號，以及高速電機12、工件主軸電機13和激光器14的電壓控制信號，這些信號經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后分別輸入相應(yīng)的X軸伺服驅(qū)動器7、Z軸伺服驅(qū)動器8、高速電機變頻器9、工件主軸變頻器10以及激光器電源11中，工件主軸變頻器10接收到控制信號后輸出相應(yīng)電壓給主軸電機13，帶動裝有工件的工件主軸21轉(zhuǎn)動，高速電機12的編碼器15及工件主軸電機13的編碼器16自各采集相應(yīng)電機的轉(zhuǎn)速信號，并反饋給MCU4，在MCU4中進行與設(shè)定值進行比較，輸出相應(yīng)控制信號以調(diào)整高速電機變頻器9及工件主軸變頻器10輸出電壓的大小，使高速電機變頻器9控制的高速電機12，以及工件主軸變頻器10控制的工件主軸電機13的實際轉(zhuǎn)速與目標(biāo)值一致；激光器電源11接收到控制信號后輸出相應(yīng)電壓調(diào)整激光器14的輸出功率射出相應(yīng)激光光束，同時高速電機12控制斬光盤20按設(shè)定轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動，將連續(xù)激光光速變?yōu)槊}沖光束射至軋輥表面；X軸伺服驅(qū)動器5接收到控制信號后按照控制要求控制X軸伺服電機7轉(zhuǎn)動，帶動X軸給進到合適的聚焦距離定位，Z軸伺服驅(qū)動器6按照控制要求控制Z軸伺電機8轉(zhuǎn)動，帶動Z軸20先給進至起始毛化位置，再沿Z向按給進速度向另一側(cè)運動，X軸伺服電機7和Z軸伺服電機8的轉(zhuǎn)速各自反饋給X軸伺服驅(qū)動器5和Z軸伺服驅(qū)動器6 ;手輪17即為手動脈沖發(fā)生器，可通過通訊接口 3及MCU4控制X軸伺服驅(qū)動器，使X軸伺服電機帶動相應(yīng)的X軸移動，其作用是在手動對焦時，人工調(diào)節(jié)使位于X軸上的激光器14移動至焦點坐標(biāo)。本系統(tǒng)可在輸入相應(yīng)參數(shù)后按照程序設(shè)計的順序自動啟動激光器，控制數(shù)控機床上的X軸及Y軸進行定位，并控制工件主軸和高速電機工作，自動完成一系列的加工操作；還可以通過手動控制面板人工控制操作各個步驟，實現(xiàn)自動和手動兩種控制方式，控制極為簡單靈活。
權(quán)利要求1.一種輥類表面激光毛化數(shù)控系統(tǒng)，包括安裝在數(shù)控機床上的工件主軸電機及其變頻器、高速電機及其變頻器、激光器及其電源、以及定位伺服驅(qū)動器，所述定位伺服驅(qū)動器與伺服電機連接，其特征在于，還包括有人機界面、手動控制面板、通訊接口及MCU，所述人機界面、手動控制面板經(jīng)通訊接口與MCU的輸入端連接，所述MCU的輸出端分別與定位伺服驅(qū)動器和工件主軸電機的變頻器、高速電機的變頻器以及激光器的電源連接。
2.如權(quán)利要求1所述的輥類表面激光毛化數(shù)控系統(tǒng)，其特征在于，還包括有用于檢測高速電機及工件主軸電機轉(zhuǎn)速的編碼器，所述編碼器輸出端與MCU的輸入端連接。
3.如權(quán)利要求2所述的輥類表面激光毛化數(shù)控系統(tǒng)，其特征在于，還包括有手輪，所述手輪的輸入端經(jīng)通訊接口與MCU的輸入端連接。
4.如權(quán)利要求1-3任一項所述的輥類表面激光毛化數(shù)控系統(tǒng)，其特征在于，所述定位伺服驅(qū)動器包括X軸伺服驅(qū)動器和Z軸伺服驅(qū)動器，所述伺服電機包括X軸伺服電機和Z軸伺服電機，所述X軸伺服驅(qū)動器連接X軸伺服電機、Z軸伺服驅(qū)動器連接Z軸伺服電機。
專利摘要本實用新型公開了一種輥類表面激光毛化數(shù)控系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有輥類表面激光毛化數(shù)控系統(tǒng)操作復(fù)雜、維護困難、造價昂貴的問題。技術(shù)方案包括安裝在數(shù)控機床上的工件主軸電機及其變頻器、高速電機及其變頻器、激光器及其電源、以及定位伺服驅(qū)動，所述定位伺服驅(qū)動器與伺服電機連接，還包括有人機界面、手動控制面板、通訊接口及MCU，所述人機界面、手動控制面板經(jīng)通訊接口與MCU的輸入端連接，所述MCU的輸出端分別與定位伺服驅(qū)動器和工件主軸電機的變頻器、高速電機的變頻器以及激光器的電源連接，本實用新型具有操作簡單、維護簡便、設(shè)備成本低的優(yōu)點。
文檔編號B23K26/00GK202886936SQ20122047049
公開日2013年4月17日 申請日期2012年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月14日
發(fā)明者陳培鋒, 劉著新, 王焄 申請人:武漢市凱瑞迪激光技術(shù)有限公司