深孔鉆鏜床刀具的扭矩保護設計

1 引言
深孔鉆鏜床主要用于深孔鉆孔，擴孔，鏜孔等深孔加工。但由于加工深度常達到十幾米甚至幾十米，在加工過程中，刀具損壞狀況很難掌握，通常都由操作者根據(jù)自己的工作經(jīng)驗來判斷。因此當?shù)毒邠p壞時，十分不容易被發(fā)現(xiàn)，常常會影響加工的精度，并造成生產上的損失，甚至使機床受到損壞。經(jīng)過多年的摸索實踐總結出如下方法，很好地解決了這一問題。
在普通的深孔鉆鏜床中，床頭箱主軸，鉆桿箱主軸通常選用直流調速裝置控制直流電機來實現(xiàn)調速。直流調速具有調速范圍寬，低速性能好等特點。2 工作原理
在正常加工過程中，隨著鉆孔的深入，刀具所受鉆削扭矩基本保持不變，電機的功率也基本保持不變。當?shù)毒邠p壞后，則刀具所受扭矩變大，從而引起電機電流增大，通過plc的模擬量輸入模塊將檢測到模擬量信號轉變?yōu)閿?shù)字量信號，利用plc的運算功能與設定值進行比較，來確定刀具是否損壞。
利用調速裝置的模擬量輸出口將檢測到的電流信號轉換成0~10v電壓信號，輸出到plc的模擬量輸入模塊進行a/d模數(shù)轉換，然后與設定值進行比較。這個設定值由工藝人員根據(jù)工件材質，刀具，加工量等參數(shù)計算得到，通過拔段開關來選擇。當檢測值大于設定值20%時，則判定扭矩過載，即刀具受損，plc發(fā)出報警，停止加工，更換刀具, 工件加工示意圖如圖1所示。圖1 加工示意圖
2.1 硬件配置
檢測系統(tǒng)選件主要有直流調速裝置6ra24，用于檢測電機電流;plc為歐姆龍公司的cqm1h主機，和其模擬量輸入模塊，用于進行模數(shù)轉換及比較運算;100ω/0.5w電阻10個，用于扭矩設定粗調;電位器3kω/1w1個 ,用于扭矩設定精調;撥段開關1個，用于扭矩設定選擇。裝置輸出電壓u2，給定電壓u1。
2.2 檢測系統(tǒng)
檢測系統(tǒng)框圖如圖2所示, 檢測數(shù)據(jù)如附表。
2.3 信號采樣的處理與比較
接通刀具扭矩保護開關后，延時30s后，開始對u1，u2進行信號采樣。將u1，u2信號分別采樣1次，作為1組。每隔1s采樣1次，并將采樣信號經(jīng)過模數(shù)轉換，傳輸?shù)絧c的內部作運算。采取5組數(shù)據(jù)，并將每1組中的2個數(shù)據(jù)進行比較。只有當5組信號中的u2均大于u1的20%時，才認為扭矩過載，發(fā)出報警。如果只有1，2組信號是u2大于u1的20%，則認為是加工零件中有硬點或有其它的干擾信號，可以忽略，然后重新進行采樣。圖2 系統(tǒng)控制框圖
2.4 部分控制程序
ld 0000;選擇扭矩比較
tim t001
#0300
ld t001
and not t003
tim t002
#0010
ld t002
tim t003
#0010
ldt002
mov(21) 232;讀入數(shù)據(jù)
dm0012;將232中內容傳送到dm0012
ld t002
mov(21) 233;讀入數(shù)據(jù)
dm0014;將233中內容傳送到dm0014
ld 0000
cmp(20) dm0012;進行比較
dm0014
and 25505;結果為真時則20000 輸出
out 20000
ld 20000
sub(31) dm0012
dm0014;從dm0012中內容減去dm0014
dm0010;中內容并將結果置于dm0010
ld 20000
mul(32) dm0010
#0005
dm0016
ld 20000
cmp(20) dm0016
dm0014
and 25505
out 01000;dm0010中內容若大于
;dm0014內容的20%，則
;01000輸出報警，停止加工。
3 結論
這種控制電路檢測方法已經(jīng)多次應用于機床設計，實踐證明是行之有效的。如果將此設計電路稍作變化，也可以應用于數(shù)控機床上。十分方便地解決深孔加工中的刀具扭矩保護的設計。參考文獻
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[4] 張曉坤. 可編程序控制器原理及應用[m].西安:西北工業(yè)大學出版社,2000.論文出處(作者):
單片開關電源的快速設計法
寬厚鋼板電磁起重系統(tǒng)的方案設計

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