铣床及铣床主轴运行控制系统

摘要

本发明公开了一种铣床主轴运行控制系统，包括通电产生磁场以带动主轴旋转的主轴线圈和用于向所述主轴线圈输入电流的电源；还包括用于改变所述主轴线圈的电流输入方向的换向装置和用于控制所述换向装置的控制器，所述换向装置连接于所述主轴线圈与所述电源之间且与所述控制器电性连接。应用本发明提供的铣床主轴运行控制系统时，可以通过控制主轴的旋转方向，方便有效的彻底去除或避免加工过程产生的毛刺，进而避免毛刺对后续加工过程的不良影响。同时，无需二次钻孔工艺，避免了钻偏对半孔精度的不良影响。本发明还公开了一种包括上述铣床主轴运行控制系统的铣床。

权利要求

1.一种铣床主轴运行控制系统，包括通电产生磁场以带动主轴旋转的主轴线圈和用于向所述主轴线圈输入电流的电源；其特征在于，还包括用于改变所述主轴线圈的电流输入方向的换向装置和用于控制所述换向装置的控制器，所述换向装置连接于所述主轴线圈与所述电源之间且与所述控制器电性连接；所述控制器通过控制所述主轴顺时针旋转，且铣刀行刀方向向左对半孔的左侧进行加工，并通过控制所述换向装置以改变主轴线圈的电流输入方向，使所述主轴逆时针旋转，铣刀行刀方向向右对半孔的右侧进行加工。

2.根据权利要求1所述的铣床主轴运行控制系统，其特征在于，所述换向装置为变频器，所述控制器连接于所述主轴线圈与所述变频器之间。

3.根据权利要求1所述的铣床主轴运行控制系统，其特征在于，所述控制器上设置有顺时针开关和逆时针开关，所述顺时针开关接通时所述控制器控制所述换向装置改变电流方向使所述主轴顺时针旋转；所述逆时针开关接通时所述控制器控制所述换向装置改变电流方向使所述主轴逆时针旋转。

4.根据权利要求1-3任一项所述的铣床主轴运行控制系统，其特征在于，所述控制器为能够根据预设程序控制所述主轴顺时针旋转或逆时针旋转的控制器。

5.根据权利要求4所述的铣床主轴运行控制系统，其特征在于，还包括用于监测所述主轴旋转方向的监测装置，所述监测装置与所述控制器电性连接。

6.根据权利要求5所述的铣床主轴运行控制系统，其特征在于，所述控制器为用于根据所述监测装置的监测结果判断所述主轴是否按照预设旋转方向旋转的控制器，还包括在所述主轴未按照预设旋转方向旋转时进行报警提示的报警装置。

7.根据权利要求6所述的铣床主轴运行控制系统，其特征在于，所述报警装置为声光报警器或语音报警器。

8.根据权利要求5所述的铣床主轴运行控制系统，其特征在于，所述控制器为用于将所述主轴未按照预设旋转方向旋转时的错误信息进行记录的控制器。

9.根据权利要求5所述的铣床主轴运行控制系统，其特征在于，还包括用于根据所述监测装置的监测结果显示所述主轴的旋转方向的显示装置。

10.一种铣床，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的铣床主轴运行控制系统。

说明书

铣床及铣床主轴运行控制系统

技术领域

[0001] 本发明涉及机械加工技术领域，更具体地说，涉及一种铣床主轴运行控制系统，还涉及一种包括上述铣床主轴运行控制系统的铣床。

背景技术

[0002] 铣床一般指用铣刀在工件上加工多种表面的机床。通常铣刀旋转运动为主运动，工件或铣刀的移动为进给运动，是一种十分常用的机械加工设备。铣床除能铣削平面、沟槽、轮齿、螺纹和花键轴外，还能加工比较复杂的型面，在机械制造和修理部门得到广泛的应用。

[0003] 在印制电路板领域，铣床常被用于对半孔等的加工。以加工PTH半孔为例，一般的数控铣床其主轴的旋转方向均为顺时针，习惯上称为右旋刀。在加工PTH半孔时在出刀位没有毛刺的情况下，其进刀位通常均会出现毛刺。而毛刺的产生对后续加工工序易产生不良影响，如在下游的SMT厂家的焊接过程中，容易出现焊点不牢、虚焊、桥接短路等问题。

[0004] 为减少或避免毛刺的影响，现有技术中通常通过二次钻孔的方式以去除毛刺。如在进刀位置产生毛刺的，可在进刀位置进行二次钻孔。然而，通过二次钻孔的方式虽可一定程度的减少毛刺，但二次钻孔钻偏的机率很大，难以有效去除毛刺的同时，对内孔的精确度产生不利影响。同时，二次钻孔的方式，需增加加工工艺流程，较为费时费力。且为彻底去除毛刺，通常需进一步通过人工手动修毛刺，因而耗费大量人力，降低生产效率、增加生产成本。

[0005] 综上所述，如何有效地解决铣床加工时易产生毛刺且毛刺不易有效去除等问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

[0006] 有鉴于此，本发明的第一个目的在于提供一种铣床主轴运行控制系统，该铣床主轴运行控制系统的结构设计可以有效地解决铣床加工时易产生毛刺且毛刺不易有效去除的问题，本发明的第二个目的是提供一种包括上述铣床主轴运行控制系统的铣床。

[0007] 为了达到上述第一个目的，本发明提供如下技术方案：

[0008] 一种铣床主轴运行控制系统，包括通电产生磁场以带动主轴旋转的主轴线圈和用于向所述主轴线圈输入电流的电源；还包括用于改变所述主轴线圈的电流输入方向的换向装置和用于控制所述换向装置的控制器，所述换向装置连接于所述主轴线圈与所述电源之间且与所述控制器电性连接。

[0009] 优选地，上述铣床主轴运行控制系统中，所述换向装置为变频器，所述控制器连接于所述主轴线圈与所述变频器之间。

[0010] 优选地，上述铣床主轴运行控制系统中，所述控制器上设置有顺时针开关和逆时针开关，所述顺时针开关接通时所述控制器控制所述换向装置改变电流方向使所述主轴顺时针旋转；所述逆时针开关接通时所述控制器控制所述换向装置改变电流方向使所述主轴逆时针旋转。

[0011] 优选地，上述铣床主轴运行控制系统中，所述控制器为能够根据预设程序控制所述主轴顺时针旋转或逆时针旋转的控制器。

[0012] 优选地，上述铣床主轴运行控制系统中，还包括用于监测所述主轴旋转方向的监测装置，所述监测装置与所述控制器电性连接。

[0013] 优选地，上述铣床主轴运行控制系统中，所述控制器为用于根据所述监测装置的监测结果判断所述主轴是否按照预设旋转方向旋转的控制器，还包括在所述主轴未按照预设旋转方向旋转时进行报警提示的报警装置。

[0014] 优选地，上述铣床主轴运行控制系统中，所述报警装置为声光报警器或语音报警器。

[0015] 优选地，上述铣床主轴运行控制系统中，所述控制器为用于将所述主轴未按照预设旋转方向旋转时的错误信息进行记录的控制器。

[0016] 优选地，上述铣床主轴运行控制系统中，还包括用于根据所述监测装置的监测结果显示所述主轴的旋转方向的显示装置。

[0017] 本发明提供的铣床主轴运行控制系统包括主轴线圈、电源、换向装置和控制器。其中，主轴线圈用于在其通电时产生磁场带动主轴旋转；电源用于对主轴线圈供电，即向主轴线圈输入电流；控制器与换向装置电性连接，用于控制换向装置，通过换向装置改变主轴线圈的电流输入方向以达到对输入电流方向的控制，进而控制主轴的转向。

[0018] 应用本发明提供的铣床主轴运行控制系统时，电源提供的电流经换向装置输入至主轴线圈，通过控制器对换向装置的控制，以改变主轴线圈的电流输入方向，进而改变主轴的转向，使其既能够顺时针旋转，也能够逆时针旋转。因此，在对PTH半孔等结构的加工过程中，可以通过控制主轴顺时针旋转，且铣刀行刀方向向左对半孔的左侧进行加工，由于断面背靠着基材层，有效地防止了金属层的延伸以及金属层与孔壁的脱离，从而避免毛刺的产生；对于半孔的右侧，则通过控制器控制换向装置以改变主轴线圈的电流输入方向，使主轴逆时针旋转，铣刀行刀方向向右对半孔的右侧进行加工，由于断面亦背靠基材层，防止金属层的延伸以及金属层与孔壁的脱离，避免毛刺产生。因此通过控制主轴旋转方向，对半孔加工避免了毛刺产生，进而避免毛刺对后续加工过程的不良影响。同时，无需二次加工去除毛刺，有效提高了加工效率。且无需二次钻孔工艺，避免了钻偏对半孔精度的不良影响。综上所述，采用本发明提供的铣床主轴运行控制系统能够方便有效的彻底去除加工过程产生的毛刺，进而提高生产效率，降低生产成本。

[0019] 为了达到上述第二个目的，本发明还提供了一种铣床，该铣床包括上述任一种铣床主轴运行控制系统。由于上述的铣床主轴运行控制系统具有上述技术效果，具有该铣床主轴运行控制系统的铣床也应具有相应的技术效果。

附图说明

[0020] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0021] 图1为本发明提供的铣床主轴运行控制系统一种具体实施方式的结构示意图。

[0022] 附图中标记如下：

[0023] 主轴线圈101，控制器102，变频器103，电源104。

具体实施方式

[0024] 本发明实施例公开了一种铣床主轴运行控制系统，以方便有效的去除铣床加工产生的毛刺。

[0025] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0026] 请参阅图1，图1为本发明提供的铣床主轴运行控制系统一种具体实施方式的结构示意图。

[0027] 在一种具体实施方式中，本发明提供的铣床主轴运行控制系统包括主轴线圈101、电源104、换向装置和控制器102。

[0028] 其中，主轴线圈101用于在其通电产生磁场时带动主轴旋转，电源104用于对主轴线圈101供电，即向主轴线圈101输入电流。具体主轴线圈101的设置位置结构等请参考现有技术，此处不再赘述。电源104的具体参数、向主轴线圈101输入电流以带动主轴旋转的原理等具体也请参考现有技术中的相关设置及原理，此处亦不再赘述。

[0029] 换向装置设置于电源104与主轴线圈101之间，且与二者均电性连接。电源104的电流经换向装置输入至主轴线圈101中。换向装置用于改变电流的流向，也就是改变输入主轴线圈101的电流方向，进而改变主轴的旋转方向。控制器102与换向装置电性连接，用于控制换向装置的工作状态，进而达到对主轴线圈101电流输入方向控制的目的。控制器102可以为换向装置的内置控制器，也可以为设置于换向装置外部的控制器102。具体控制器102的型号及具体参数的设置可以根据实际需要进行选择，此处不做具体限定，只需使其能够达到对主轴线圈101输入电流方向的控制即可。

[0030] 基于毛刺产生的原因，以PTH半孔为例，一个金属化孔在PCB单元外形上，两端分别为第一交点和第二交点，第二交点为进刀口，第一交点为出刀口。那么当右旋的铣刀在铣到第二交点的时候，第二交点受到一个向右的剪切力F。理想状况下剪切力F将第二交点处切断。但是附着在孔壁上的铜是具有延展性和韧性的，铣刀在切到孔壁以铜为主的金属化层的时候，易产生披锋残留。且大多数情况下，由于铣刀在切割到第一交点的断面的时候，先切割到第一交点的孔壁金属化层，第一交点金属化层同第二交点的孔壁金属化层一样，会由于金属的延展性发生形变，但第一交点断面背靠着基材层，有效地防止了金属层的延伸以及金属层与孔壁的脱离，因而披锋一般只在第二交点而不会在第一交点产生。

[0031] 基于此，应用本发明提供的铣床主轴运行控制系统时，电源104提供的电流经换向装置输入至主轴线圈101，通过控制器102对换向装置的控制，以改变主轴线圈101的电流输入方向，进而改变主轴的转向，使其既能够顺时针旋转，也能够逆时针旋转。因此，在对PTH半孔等结构的加工过程中，PCB板装上铣床，可以先确定顺时针铣位置及逆时针铣位置，而后控制器102控制主轴相应旋转对对应位置进行加工。具体的，可以通过控制主轴顺时针旋转，且铣刀行刀方向向左对半孔的左侧进行加工，由于断面背靠着基材层，有效地防止了金属层的延伸以及金属层与孔壁的脱离，从而避免毛刺的产生；对于半孔的右侧，则通过控制器102控制换向装置以改变主轴线圈的电流输入方向，使主轴逆时针旋转，铣刀行刀方向向右对半孔的右侧进行加工，由于断面亦背靠基材层，防止金属层的延伸以及金属层与孔壁的脱离，避免毛刺产生。因此通过控制主轴旋转方向，对半孔加工避免了毛刺产生，进而避免毛刺对后续加工过程的不良影响。同时，无需二次加工去除毛刺，有效提高了加工效率。且无需二次钻孔工艺，避免了钻偏对半孔精度的不良影响。加工完成后可通过传送板将PCB板运出。综上所述，采用本发明体用的铣床主轴运行控制系统能够方便有效的彻底去除加工过程产生的毛刺。

[0032] 具体地，换向装置可以采用变频器103，控制器102可以连接于主轴线圈101与变频器103之间，进而便于控制变频器103以改变主轴线圈101的电流输入方向。当然，换向装置也可以采用其他的能够改变主轴线圈101电流输入方向的设备，如通过组合开关电路的设置等。

[0033] 进一步地，为便于对主轴转向的控制，控制器102上可以设置顺时针开关和逆时针开关，顺时针开关接通时控制器102控制换向装置改变电流方向使主轴顺时针旋转；逆时针开关接通时控制器102控制换向装置改变电流方向使主轴逆时针旋转。进而加工时，通过手动操作控制器102上的顺时针开关及逆时针开关对主轴的旋转方向进行控制，以方便的进行正反铣、侧面金属化工艺等的加工，有效去除加工过程产生的毛刺。

[0034] 在上述各实施例的基础上，控制器102可以为能够根据预设程序控制主轴顺时针旋转和逆时针旋转的控制器102。也就是通过在加工开始前，输入预设程序，开始加工后自动按照预设程序进行加工。即加工时，将PCB板装上铣床，根据预设程序定位的顺时针铣位置和逆时针铣位置，具体可定位顺时针铣位置和逆时针铣位置的位置坐标，而后根据位置坐标及相应的旋转方向控制主轴运动，进行加工。预设程序一般包括顺时针铣位置、逆时针铣位置，相应的主轴顺时针旋转转速及主轴逆时针旋转转速等，控制器102根据预设程序向换向装置发送控制指令，使其按照预设程序对工件进行自动加工。换向装置用于改变主轴的旋转方向，对于铣刀相对工件的进给运动可参考现有技术。控制器102用于控制换向装置以对主轴旋转方向控制，根据需要控制器102也可以用于对铣刀相对工件的进给运动进行控制。具体的可以在控制器102上设置触摸屏，通过触摸屏对预设程序进行设置。当然，也可以通过其他常规的方式对预设程序进行设置。

[0035] 进一步地，为确保主轴能够按照预设程序进行顺时针或逆时针旋转，也可以进一步设置用于监测主轴旋转方向的监测装置，且监测装置与控制器102电性连接，进而将监测到的主轴旋转方向信息反馈至控制器102。具体的，监测装置可以为能够检测旋转方向的传感器。

[0036] 更进一步地，控制器102可以为用于根据监测装置的监测结果判断主轴是否按照预设旋转方向旋转的控制器102。且铣床主轴运行控制系统还包括在主轴未按照预设旋转方向旋转时进行报警提示的报警装置。也就是监测装置将监测结果发送至控制器102，控制器102根据该检测结果及预设程序判断当前主轴的旋转方向是否为预设旋转方向，如果是，则主轴旋转正常；如果否，主轴旋转异常，控制器102将异常信号发送至报警装置，进而报警装置进行报警，以提示操作人员进行相应处理。通过上述设置，在控制器102通过预设程序自动控制主轴运动进行工件加工时，能够实时监控主轴旋转是否正常，在设备异常时及时进行报警提示，进而保证加工过程无误，避免设备异常造成的损失。

[0037] 具体的，报警装置可以为声光报警器或语音报警器。通过声光报警器在嘈杂的工作环境中也可以提醒操作人员加工异常，便于及时进行处理。采用语音报警器则可以直接提醒操作人员具体出现异常的情况，辨识度高。当然，根据需要也可以采用其他现有技术中常用的报警装置。

[0038] 为了对异常情况进行记录，便于后期维护及异常产生原因的分析，控制器102还可以用于将主轴未按照预设旋转方向旋转时的错误信息进行记录。也就是当控制器102根据监测装置的监测结果判断主轴是否按照预设旋转方向旋转，如果否，则将该监测结果标记为错误信息并记录。由此，后期能够通过读取记录的错误信息，进行相应分析，以对系统进行调试。具体的，为避免占用内存过大，可以以预设时间为周期进行记录。

[0039] 进一步地，本发明提供的铣床主轴运行控制系统还可以包括用于根据监测装置的监测结果显示主轴的旋转方向的显示装置。也就是在监测装置监测主轴的旋转方向时，可以将监测结果发送至控制器102，控制器102根据该检测结果向显示装置发送对应的显示信息，以表征主轴旋转方向。具体的显示装置可以为显示屏，在显示屏上通过文字信息对主轴旋转结果进行显示。也可以通过图像信息或颜色信息对主轴旋转结果进行显示，如主轴顺时针旋转时则显示顺时针箭头，主轴逆时针旋转时则显示逆时针箭头；或者当主轴顺时针旋转时显示屏显示绿色，而当主轴逆时针旋转时显示屏显示红色等。

[0040] 具体的，控制器102可以与换向装置通过无线连接，以实现远程控制。进而操作人员可以远程对主轴进行控制，如远程设定预设程序对工件进行加工等。控制器102也可以通过GPS等将记录的错误信号发送至总机数据库中，以便工程师远程读取错误信息并对其进行分析。

[0041] 基于上述实施例中提供的铣床主轴运行控制系统，本发明还提供了一种铣床，该铣床包括上述实施例中任意一种铣床主轴运行控制系统。由于该铣床采用了上述实施例中的铣床主轴运行控制系统，所以该铣床的有益效果请参考上述实施例。铣床其他各组成系统，如用于冷却主轴旋转产生热量的主轴运转的冷却系统、用于减小主轴旋转的摩擦力。增加主轴旋转速度的润滑系统等请参考现有技术，此处不再赘述。

[0042] 本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

[0043] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。