深孔鏜床切削自適應控制系統技術方案

本實用新型專利技術提出了一種深孔鏜床切削自適應控制系統，包括鏜床，鏜床上設有可編程邏輯控制器，可編程邏輯控制器上分別集成有模/數轉換模塊、數/模轉換模塊、CAN通訊模塊；主軸電機依次通過電流互感器、電流變送器與模/數轉換模塊連接，液壓壓力傳感器、冷卻液壓力傳感器分別與模/數轉換模塊連接，可編程邏輯控制器通過數/模轉換模塊與伺服驅動器連接，還通過CAN通訊模塊與控制臺觸摸屏連接。系統提高了鏜床加工靈活性；且能夠實時顯示報警信息、故障點信息、主軸電機電流、液壓壓力、冷卻液壓力等信息，提高了鏜床生產效率、可靠性和產品精度；降低了生產成本，增加了企業收益。

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及機械加工設備控制
，尤其涉及一種用于深孔鏜床切削加工的自適應控制系統。
技術介紹
深孔鏜床是加工圓柱形深孔零件的專用機床，其床身剛性強，精度保持性好；主軸范圍廣，進給系統由交流伺服電機組成，能適應各種深孔加工工藝的需要；授油器緊固和工件頂緊采用液壓裝置，安全可靠。深孔鏜床在鏜孔加工時，其切削效率經常是影響整個工藝過程生產率的關鍵。鏜孔銑削過程是一個極其復雜、多因數相關的高度非線性、強耦合過程。影響鏜孔加工質量和效率的主要因素有刀具磨損、振顫等，它們都會直接反映到切削力的大小變化。由于切削力能快速準確地反映加工過程的狀態變化。因此在實際鏜孔加工中對于銑削力的監控顯得尤為重要。高速高精是鏜孔加工永恒的目標，實現恒切削加工是保證高速高精鏜孔加工的關鍵。在鏜孔過程中，由于毛胚材質不同，使得切削過程中的切削力不是一恒定值。為了保證刀具不被損壞，鏜孔過程中，進給速度總是按最惡劣的條件來確定。這樣，機床的效能就不能充分發揮出來。目前深孔鏜床在使用過程中，存在以下問題：1）被加工工件材料不同，如果切削速度快，會打刀；如果切削速度慢，則加工時間長，效率低；2）冷卻泵出現故障時，系統不能有效監測，此時加工仍在進行，刀具與工件損壞；3）文本顯示的界面，操作不方便。實現模糊自適應預測控制銑削加工的難點之處也就在于如何監測切削力。傳統的切削力測量方法是利用測力儀直接測量得出的，這種測量方法雖然簡單，但是它卻存在著很明顯的缺點:(1)測力儀的大小限制了工件的大小；(2)安裝和調試技術復雜、費時；(3)測力儀相當昂貴；(4)測力儀器有時并不能很好地反映出實際切削力的大小。加上機床本身的制造精度有限，使得直接測量技術在工程上幾乎毫無價值。在鏜孔加工時，加工要求刀具輸出功率恒定，以保證加工質量和延長刀具壽命。但是目前用人工監督電流互感器的輸出到電流表的數值，然后手工調節伺服電機轉速，主軸交流電機的輸出功率處于開環狀態，精度受到影響，并且伺服電機的控制模式是位移模式，電機速度受到可編程邏輯控制器所發脈沖的頻率限制，鏜孔速度受到限制，人員的生產率低。我國在機床技術方面一直是相對比較落后的，自動化程度也較低。現在大部分工廠里的機床還是舊式傳統的機床，接線相當復雜、故障率多，排除起來也比較困難，導致在設備的投資與維護上耗資過大。因此，企業需要先進的加工設備來提高效率，這就要求對現有的設備進行改造。
技術實現思路
為提高鏜床加工靈活性，提高效率及質量，本技術提出一種用于深孔鏜床切削加工的自適應控制系統。為此，本技術的技術方案為：深孔鏜床切削自適應控制系統，包括鏜床，鏜床上裝有用于對工件進行旋轉的主軸電機、用于對授油器液壓裝置壓力進行測量的液壓壓力傳感器、用于對授油器冷卻泵壓力進行測量的冷卻液壓力傳感器、用于驅動刀具進給的伺服電機，伺服電機通過伺服驅動器驅動，其特征在于：在鏜床上設有可編程邏輯控制器，可編程邏輯控制器上分別集成有模/數轉換模塊、數/模轉換模塊、CAN通訊模塊；所述主軸電機依次通過電流互感器、電流變送器與模/數轉換模塊連接，所述液壓壓力傳感器、冷卻液壓力傳感器分別與模/數轉換模塊連接，可編程邏輯控制器通過數/模轉換模塊與伺服驅動器連接，可編程邏輯控制器還通過CAN通訊模塊與控制臺觸摸屏連接；主軸電機中電流經電流互感器、電流變送器送入可編程邏輯控制器，進行監測，形成主軸輸出功率閉環控制，使主軸電機輸出功率保持恒定；可編程邏輯控制器通過輸出模擬量（+10～-10V）控制伺服電機轉速和轉向：當電流超過設定值時，減小伺服電機進給速度，當電流小于設定值時，增大伺服電機進給速度，當電流超過上限值時，則停止加工；同時，可編程邏輯控制器通過監測冷卻泵壓力，判斷冷卻液是否停止輸出，當冷卻泵出現問題，冷卻液壓力變小，則停止加工。有益效果：本技術通過在原有的深孔鏜床上增加可編程邏輯控制器，并增加電流互感器，通過監測主軸電機的電流，形成主軸輸出功率的閉環控制，使主軸電機的輸出功率能夠保持恒定，通過檢測的電流值對伺服電機進給速度進行控制，同時通過對冷卻液壓力進行監測，判斷冷卻液輸出與否，提高了鏜床加工靈活性；且系統能夠實時顯示報警信息、故障點信息、主軸電機電流、液壓壓力、冷卻液壓力等信息，提高了鏜床生產效率、可靠性和產品精度；降低了生產成本，增加了企業收益。附圖說明圖1為本技術的工作原理框圖；圖中標號為：1、主軸電機；2、液壓壓力傳感器；3、冷卻液壓力傳感器；4、伺服電機；5、伺服驅動器；6、可編程邏輯控制器；7、模/數轉換模塊；8、數/模轉換模塊；9、CAN通訊模塊；10、電流互感器；11、電流變送器；12、觸摸屏；13、工件；14、刀具。具體實施方式以下結合附圖對本技術作進一步說明。如圖1所示，一種深孔鏜床切削自適應控制系統，包括鏜床，在鏜床上裝有用于對工件13進行旋轉的主軸電機1、用于對授油器液壓裝置壓力進行測量的液壓壓力傳感器2、用于對授油器冷卻泵壓力進行測量的冷卻液壓力傳感器3、用于驅動刀具14進給的伺服電機4，伺服電機4通過伺服驅動器5進行驅動；在鏜床上設有可編程邏輯控制器6，在可編程邏輯控制器6上分別集成有模/數轉換模塊7、數/模轉換模塊8、CAN通訊模塊9；將所述主軸電機1依次通過電流互感器10、電流變送器11與模/數轉換模塊7連接，將所述液壓壓力傳感器2、冷卻液壓力傳感器3分別與模/數轉換模塊7連接，將可編程邏輯控制器6通過數/模轉換模塊8與伺服驅動器5連接，將可編程邏輯控制器6還通過CAN通訊模塊9與控制臺的觸摸屏12連接；系統工作時，主軸電機中電流經電流互感器、電流變送器送入可編程邏輯控制器，進行監測，形成主軸輸出功率閉環控制，使主軸電機輸出功率保持恒定；可編程邏輯控制器通過輸出模擬量（+10V）控制伺服電機轉速和轉向：當電流超過設定值時，減小伺服電機進給速度，當電流小于設定值時，增大伺服電機進給速度，當電流超過上限值時，則停止加工；同時，可編程邏輯控制器通過監測冷卻泵壓力，判斷冷卻液是否停止輸出，當冷卻泵出現問題，冷卻液壓力變小，則停止加工。本技術通過在原有的深孔鏜床上增加可編程邏輯控制器，并增加電流互感器，通過監測主軸電機的電流，形成主軸輸出功率的閉環控制，使主軸電機的輸出功率能夠保持恒定，通過檢測的電流值對伺服電機進給速度進行控制，同時通過對冷卻液壓力進行監測，判斷冷卻液輸出與否，提高了鏜床加工靈活性；且系統能夠實時顯示報警信息、故障點信息、主軸電機電流、液壓壓力、冷卻液壓力等信息，提高了鏜床生產效率、可靠性和產品精度；降低了生產成本，增加了企業收益。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
深孔鏜床切削自適應控制系統，包括鏜床，鏜床上裝有用于對工件進行旋轉的主軸電機、用于對授油器液壓裝置壓力進行測量的液壓壓力傳感器、用于對授油器冷卻泵壓力進行測量的冷卻液壓力傳感器、用于驅動刀具進給的伺服電機，伺服電機通過伺服驅動器驅動，其特征在于：在鏜床上設有可編程邏輯控制器，可編程邏輯控制器上分別集成有模/數轉換模塊、數/模轉換模塊、CAN通訊模塊；所述主軸電機依次通過電流互感器、電流變送器與模/數轉換模塊連接，所述液壓壓力傳感器、冷卻液壓力傳感器分別與模/數轉換模塊連接，可編程邏輯控制器通過數/模轉換模塊與伺服驅動器連接，可編程邏輯控制器還通過CAN通訊模塊與控制臺觸摸屏連接；主軸電機中電流經電流互感器、電流變送器送入可編程邏輯控制器，進行監測，形成主軸輸出功率閉環控制，使主軸電機輸出功率保持恒定；可編程邏輯控制器通過輸出模擬量控制伺服電機轉速和轉向：當電流超過設定值時，減小伺服電機進給速度，當電流小于設定值時，增大伺服電機進給速度，當電流超過上限值時，則停止加工；同時，可編程邏輯控制器通過監測冷卻泵壓力，判斷冷卻液是否停止輸出，當冷卻泵出現問題，冷卻液壓力變小，則停止加工。

【技術特征摘要】
1.深孔鏜床切削自適應控制系統，包括鏜床，鏜床上裝有用于對工件進行旋轉的主軸電機、用于對授油器液壓裝置壓力進行測量的液壓壓力傳感器、用于對授油器冷卻泵壓力進行測量的冷卻液壓力傳感器、用于驅動刀具進給的伺服電機，伺服電機通過伺服驅動器驅動，其特征在于：在鏜床上設有可編程邏輯控制器，可編程邏輯控制器上分別集成有模/數轉換模塊、數/模轉換模塊、CAN通訊模塊；所述主軸電機依次通過電流互感器、電流變送器與模/數轉換模塊連接，所述液壓壓力傳感器、冷卻液壓力傳感器分別與模/數轉換模塊連接，可編程邏輯控制器通過數\...

【專利技術屬性】
技術研發人員：雷鈞，吳岳敏，李慧玲，羅敏，梅燁，馬彬，
申請(專利權)人：湖北汽車工業學院，
類型：新型
國別省市：湖北;42