精雕机主轴电机远程温度监测系统

0 引言
近年来，数控精雕机因其精细和快速加工的优势，在模具行业已经得到了广泛的应用。数控精雕机的主要特点是：精密高转速主轴，（最高转速可达 24 000 r/min，远远高于普通数控铣床的最高转速 6 000～10 000 r/min）；主轴功率一般为几千瓦到十几千瓦，转速比较高，主轴输出扭矩较小，可用刀柄直径较小，一般为3.175～16 mm；因其主轴转速高、刀具小，所加工出来的工件比较细致，表面光洁度高，产品一致性好；相对普通数控铣床及加工中心而言，其床体较小，运动部件小，质量轻，便于快速转向、掉头，加工小工件时平均加工速度比较高，特别适合于加工精密电极以及对模具中普通机床加工不到位和光洁度较差的部位进行精细加工［ 1］。
精雕机工作时一般由工人先装夹好工件并对好刀后即进入自动加工状态，加工时间可能长达几小时乃至几十小时。进入自动加工状态后，工人一般会离开机床去做其他事情。精雕机在高速加工时其主轴电机发热量较大，如果主轴电机长期在超过绕组材料的极限工作温度下运行，将使绕组绝缘材料加剧老化，严重时会烧毁电机，给生产企业带来重大经济损失［ 2］。所以有必要对精雕机的主轴电机进行温度监测。基于以上考虑，笔者构建了一套基于TC35i GSM 模块的精雕机主轴电机远程温度监测系统，该系统可将主轴电机的温度通过短信的方式及时发送给机床管理人员，如果主轴电机有异常发热现象，机床管理人员可迅速掌握情况、排除险情以最大限度地减少损失。该系统极大地方便了用户对机床的管理和维护，可以成为企业检测设备故障，控制产品质量的重要手段。
1 系统总体结构
本系统从硬件结构上共分为 5 个部分：Pt100 测温电阻与恒流源串联，其阻值随温度而变化，即反映为其两端的电压变化，以实现从温度信号到电压信号的变送［ 3］；考虑到 Pt100 阻值随温度变化很小，约为 0.378 9 Ω/℃，导致其两端电压的变化范围也很小，不便于处理，所以其输出信号还需经过一个仪用运算放大器OPA2343 进行放大后再送入 A/D 转换器进行处理；TLC2543 将放大后的电压信号进行 A/D 转换以供单片机读取，REF3040 为其提供基准电压源；Atmega16 单片机读取转换后的电压值并进行计算，并按照一定的协议与 TC35i 模块进行通信完成短信收、发与编、解码工作，X5043 为硬件看门狗，可防止程序跑飞并进行系统掉电监测；TC35i 完成与外界的短信通信工作。系统结构框图如图 1 所示。

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4 结语
本系统采用手机短信为信息载体，实现了对精雕机主轴电机温度的远程监测，为机床管理人员及时排除险情提供了依据。经工业现场实验，系统测量准确，实时性、抗干扰性好。系统可扩展性较好，增加红外温度传感器后可同时测量主轴温度，可方便企业对精雕机进行管理和维护以控制产品质量

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