1 引言 深孔钻镗床主要用于深孔钻孔,扩孔,镗孔等深孔加工。但由于加工深度常达到十几米甚至几十米,在加工过程中,刀具损坏状况很难掌握,通常都由操作者根据自己的工作经验来判断。因此当刀具损坏时,十分不容易被发现,常常会影响加工的精度,并造成生产上的损失,甚至使机床受到损坏。经过多年的摸索实践总结出如下方法,很好地解决了这一问题。 在普通的深孔钻镗床中,床头箱主轴,钻杆箱主轴通常选用直流调速装置控制直流电机来实现调速。直流调速具有调速范围宽,低速性能好等特点。
2 工作原理 在正常加工过程中,随着钻孔的深入,刀具所受钻削扭矩基本保持不变,电机的功率也基本保持不变。当刀具损坏后,则刀具所受扭矩变大,从而引起电机电流增大,通过plc的模拟量输入模块将检测到模拟量信号转变为数字量信号,利用plc的运算功能与设定值进行比较,来确定刀具是否损坏。 利用调速装置的模拟量输出口将检测到的电流信号转换成0~10v电压信号,输出到plc的模拟量输入模块进行a/d模数转换,然后与设定值进行比较。这个设定值由工艺人员根据工件材质,刀具,加工量等参数计算得到,通过拔段开关来选择。当检测值大于设定值20%时,则判定扭矩过载,即刀具受损,plc发出报警,停止加工,更换刀具, 工件加工示意图如图1所示。
图1 加工示意图
2.1 硬件配置 检测系统选件主要有直流调速装置6ra24,用于检测电机电流;plc为欧姆龙公司的cqm1h主机,和其模拟量输入模块,用于进行模数转换及比较运算;100ω/0.5w电阻10个,用于扭矩设定粗调;电位器3kω/1w1个 ,用于扭矩设定精调;拨段开关1个,用于扭矩设定选择。装置输出电压u2,给定电压u1。 2.2 检测系统 检测系统框图如图2所示, 检测数据如附表。 2.3 信号采样的处理与比较 接通刀具扭矩保护开关后,延时30s后,开始对u1,u2进行信号采样。将u1,u2信号分别采样1次,作为1组。每隔1s采样1次,并将采样信号经过模数转换,传输到pc的内部作运算。采取5组数据,并将每1组中的2个数据进行比较。只有当5组信号中的u2均大于u1的20%时,才认为扭矩过载,发出报警。如果只有1,2组信号是u2大于u1的20%,则认为是加工零件中有硬点或有其它的干扰信号,可以忽略,然后重新进行采样。
图2 系统控制框图
2.4 部分控制程序 ld 0000 ;选择扭矩比较 tim t001 #0300 ld t001 and not t003 tim t002 #0010 ld t002 tim t003 #0010 ld t002 mov(21) 232 ;读入数据 dm0012 ;将232中内容传送到dm0012 ld t002 mov(21) 233 ;读入数据 dm0014 ;将233中内容传送到dm0014 ld 0000 cmp(20) dm0012 ;进行比较 dm0014 and 25505 ;结果为真时则20000 输出 out 20000 ld 20000 sub(31) dm0012 dm0014 ;从dm0012中内容减去dm0014 dm0010 ;中内容并将结果置于dm0010 ld 20000 mul(32) dm0010 #0005 dm0016 ld 20000 cmp(20) dm0016 dm0014 and 25505 out 01000 ;dm0010中内容若大于 ;dm0014内容的20%,则 ;01000输出报警,停止加工。
3 结论 这种控制电路检测方法已经多次应用于机床设计,实践证明是行之有效的。如果将此设计电路稍作变化,也可以应用于数控机床上。十分方便地解决深孔加工中的刀具扭矩保护的设计。
参考文献 [1] 齐占山. 机床电气控制技术[m]. 北京:机械工业出版社,1998. [2] 常健生. 检测与转换技术[m]. 长春:吉林工业大学出版社,1998. [3] omron cqm1h可编程序控制器使用手册. [4] 张晓坤. 可编程序控制器原理及应用[m].西安:西北工业大学出版社,2000.
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