刀具扭矩保護(hù)設(shè)計(jì)范文

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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，通過拔段開關(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)開關(guān)后，延時(shí)30s后，開始對(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

ld0000;選擇扭矩比較

timt001

#0300

ldt001

andnott003

timt002

#0010

ldt002

timt003

#0010

ldt002

mov(21)232;讀入數(shù)據(jù)

dm0012;將232中內(nèi)容傳送到dm0012

ldt002

mov(21)233;讀入數(shù)據(jù)

dm0014;將233中內(nèi)容傳送到dm0014

ld0000

cmp(20)dm0012;進(jìn)行比較

dm0014

and25505;結(jié)果為真時(shí)則20000輸出

out20000

ld20000

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

ld20000

mul(32)dm0010

#0005

dm0016

ld20000

cmp(20)dm0016

dm0014

and25505

out01000;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)。

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