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深孔鉆鏜床刀具的扭矩保護(hù)設(shè)計(jì)
1 引言深孔鉆鏜床主要用于深孔鉆孔，擴(kuò)孔，鏜孔等深孔加工。但由于加工深度常達(dá)到十幾米甚至幾十米，在加工過(guò)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(yàn)來(lái)判斷。因此當(dāng)?shù)毒邠p壞時(shí)，十分不容易被發(fā)現(xiàn)，常常會(huì)影響加工的精度，并造成生產(chǎn)上的損失，甚至使機(jī)床受到損壞。經(jīng)過(guò)多年的摸索實(shí)踐總結(jié)出如下方法，很好地解決了這一問(wèn)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(diào)速裝置控制直流電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)速。直流調(diào)速具有調(diào)速范圍寬，低速性能好等特點(diǎn)。2 工作原理
在正常加工過(guò)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(jī)的功率也基本保持不變。當(dāng)?shù)毒邠p壞后，則刀具所受扭矩變大，從而引起電機(jī)電流增大，通過(guò)plc的模擬量輸入模塊將檢測(cè)到模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量信號(hào)，利用plc的運(yùn)算功能與設(shè)定值進(jìn)行比較，來(lái)確定刀具是否損壞。
利用調(diào)速裝置的模擬量輸出口將檢測(cè)到的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成0~10v電壓信號(hào)，輸出到plc的模擬量輸入模塊進(jìn)行a/d模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后與設(shè)定值進(jìn)行比較。這個(gè)設(shè)定值由工藝人員根據(jù)工件材質(zhì)，刀具，加工量等參數(shù)計(jì)算得到，通過(guò)拔段開(kāi)關(guān)來(lái)選擇。當(dāng)檢測(cè)值大于設(shè)定值20%時(shí)，則判定扭矩過(guò)載，即刀具受損，plc發(fā)出報(bào)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(cè)系統(tǒng)選件主要有直流調(diào)速裝置6ra24，用于檢測(cè)電機(jī)電流;plc為歐姆龍公司的cqm1h主機(jī)，和其模擬量輸入模塊，用于進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換及比較運(yùn)算;100ω/0.5w電阻10個(gè)，用于扭矩設(shè)定粗調(diào);電位器3kω/1w1個(gè) ,用于扭矩設(shè)定精調(diào);撥段開(kāi)關(guān)1個(gè)，用于扭矩設(shè)定選擇。裝置輸出電壓u2，給定電壓u1。
2.2 檢測(cè)系統(tǒng)
檢測(cè)系統(tǒng)框圖如圖2所示, 檢測(cè)數(shù)據(jù)如附表。
2.3 信號(hào)采樣的處理與比較
接通刀具扭矩保護(hù)開(kāi)關(guān)后，延時(shí)30s后，開(kāi)始對(duì)u1，u2進(jìn)行信號(hào)采樣。將u1，u2信號(hào)分別采樣1次，作為1組。每隔1s采樣1次，并將采樣信號(hào)經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換，傳輸?shù)絧c的內(nèi)部作運(yùn)算。采取5組數(shù)據(jù)，并將每1組中的2個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。只有當(dāng)5組信號(hào)中的u2均大于u1的20%時(shí)，才認(rèn)為扭矩過(guò)載，發(fā)出報(bào)警。如果只有1，2組信號(hào)是u2大于u1的20%，則認(rèn)為是加工零件中有硬點(diǎn)或有其它的干擾信號(hào)，可以忽略，然后重新進(jìn)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(nèi)容傳送到dm0012
ld t002
mov(21) 233;讀入數(shù)據(jù)
dm0014;將233中內(nèi)容傳送到dm0014
ld 0000
cmp(20) dm0012;進(jìn)行比較
dm0014
and 25505;結(jié)果為真時(shí)則20000 輸出
out 20000
ld 20000
sub(31) dm0012
dm0014;從dm0012中內(nèi)容減去dm0014
dm0010;中內(nèi)容并將結(jié)果置于dm0010
ld 20000
mul(32) dm0010
#0005
dm0016
ld 20000
cmp(20) dm0016
dm0014
and 25505
out 01000;dm0010中內(nèi)容若大于
;dm0014內(nèi)容的20%，則
;01000輸出報(bào)警，停止加工。
3 結(jié)論
這種控制電路檢測(cè)方法已經(jīng)多次應(yīng)用于機(jī)床設(shè)計(jì)，實(shí)踐證明是行之有效的。如果將此設(shè)計(jì)電路稍作變化，也可以應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床上。十分方便地解決深孔加工中的刀具扭矩保護(hù)的設(shè)計(jì)。參考文獻(xiàn)
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