本發(fā)明涉及一種深孔鉆頭溫度的在線檢測控制系統(tǒng)，適用于機械領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

深孔鉆床的加工精度與主軸鉆頭和工件的變形量存在著密切關(guān)系，而熱變形是其中最重要的成分。所以，改善鉆頭和工件的熱變形就顯得尤為突出了。利用ANSYS軟件對干式內(nèi)排屑深孔鉆頭進行熱工分析，可給出干式深孔鉆頭刀面切削溫度與轉(zhuǎn)速、進給量的變化曲線，據(jù)此給出干式深孔鉆頭的控制方法：用壓縮空氣作冷卻介質(zhì)，采取刀具的轉(zhuǎn)速控制和刀具的進給控制聯(lián)合機制來配合刀具的降溫，可達到刀具的比較理想的降溫效果。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出了一種深孔鉆頭溫度的在線檢測控制系統(tǒng)，應(yīng)用PT100溫度模塊完成數(shù)據(jù)的實時采集，并根據(jù)溫度信號的大小，通過PLC自動調(diào)整深孔鉆頭的運行狀態(tài)，實現(xiàn)深孔鉆削系統(tǒng)的自動溫度調(diào)節(jié)控制、手動/自動模式切換等功能。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：所述控制系統(tǒng)采用PLC控制，工作時，空壓機把高壓氣體壓入鉆孔對鉆頭冷卻，并把鉆屑帶出，溫度傳感器PT100置于鉆桿出屑口處。PLC通過FX_2N-4AD-PT溫度模塊得到鉆頭的溫度值，比較分析后通過變頻器和進給電機驅(qū)動器分別控制主軸電動機和進給電機，控制主軸轉(zhuǎn)速和鉆頭的進給量，以達降低鉆頭溫度的目的。

所述控制程序設(shè)置為手動控制和自動控制兩個方式。

手動擋的操作中，先確定系統(tǒng)開啟，各項指標正常并處于待機模式。在觸摸屏上將“自動/停止/手動”旋鈕置于“手動”位置上，系統(tǒng)只在PLC配合下手動工作，鉆頭主軸電動機的變頻器不參與工作。手動操作適用于深孔鉆床的檢修調(diào)式及變頻器出故障時使用，也可直接鉆削淺孔時使用。手動啟動與停止分別由其對應(yīng)的“啟動”和“停止”按鈕完成，并點亮或熄滅指示燈。

自動擋操作中，將觸摸屏操作面板上的按鈕置于“自動”位置上，此時系統(tǒng)在PLC控制下自動工作，只需調(diào)整前面板上的“轉(zhuǎn)速”和“進給量”來進行所需要的鉆削參數(shù)選擇。PLC會根據(jù)設(shè)定的鉆削轉(zhuǎn)速和進給量值自動工作，當(dāng)鉆頭溫度低于600℃時，PLC無需調(diào)節(jié)主軸電動變頻器的工作參數(shù)及進給電動機的驅(qū)動器參數(shù);當(dāng)鉆頭溫度超過600℃時，PLC自動降低變頻器的工作頻率及進給電動機的驅(qū)動脈沖數(shù)，以降低鉆頭轉(zhuǎn)速和減少進給量。當(dāng)鉆頭溫度繼續(xù)超過600℃時，PLC再次降低變頻器的工作頻率及進給電動機的驅(qū)動脈沖數(shù)，直至降低鉆頭轉(zhuǎn)速和進給量至零值，保護鉆頭不會因為溫度過高而損壞。如果鉆頭溫度減少并降低到600℃之下時，PLC把轉(zhuǎn)速和進給量恢復(fù)到正常值。若將“自動/停止/手動”旋鈕置于“停止”位置上，系統(tǒng)的自動模式停止，進入待機狀態(tài)。

本發(fā)明的有益效果是：該系統(tǒng)應(yīng)用PT100溫度模塊完成數(shù)據(jù)的實時采集，并根據(jù)溫度信號的大小，通過PLC自動調(diào)整深孔鉆頭的運行狀態(tài)，實現(xiàn)深孔鉆削系統(tǒng)的自動溫度調(diào)節(jié)控制、手動/自動模式切換等功能。該系統(tǒng)具有良好的可擴展性、靈活性和可靠穩(wěn)定性，具有較好的推廣應(yīng)用價值。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的深孔加工原理圖。

圖2是本發(fā)明的PT100放置位置示意圖。

圖中：1.深孔鉆床；2.工件；3.中心架；4.進氣裝置；5.高壓風(fēng)管；6.空壓機；7.鉆桿；8.鉆桿連接器；9.大拖板；10.卡盤；11.工件；12.進氣裝置；13.鉆桿；14.PT100；15.拖板；16.主軸電動機；17.進給電機。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。

如圖1，被加工工件由車床上的中心架3定位并夾緊。鉆孔加工時，工件2由主軸的夾頭夾緊并在主軸帶動下旋轉(zhuǎn)，鉆桿7則由大拖板9帶動作進給運動。機床工作臺上安裝了進氣裝置4，并通過0形密封圈與工件右端面密封連接。壓縮空氣由進氣裝置4的進氣口注入，經(jīng)過鉆桿7的外徑與孔壁間的縫隙流入切削區(qū)，對刀具進行冷卻，切屑隨壓縮空氣一起由鉆桿內(nèi)孔通過鉆桿尾部出口排出。壓縮空氣壓力不小于150kPa，切削用量可選用轉(zhuǎn)速n=600~900 r/min，進給量f=0.05~0.09mm/r。由于鉆桿較長，容易變形，因此在機床導(dǎo)軌上可安裝活動的中心支承，可對鉆桿的任意位置進行支承。

如圖2，控制系統(tǒng)采用PLC控制，工作時，空壓機把高壓氣體壓入鉆孔對鉆頭冷卻，并把鉆屑帶出，溫度傳感器PT100置于鉆桿出屑口處。PLC通過FX_2N-4AD-PT溫度模塊得到鉆頭的溫度值，比較分析后通過變頻器和進給電機驅(qū)動器分別控制主軸電動機和進給電機，控制主軸轉(zhuǎn)速和鉆頭的進給量，以達降低鉆頭溫度的目的。

為保證冷卻效果和排屑順暢，壓縮空氣應(yīng)保持適當(dāng)?shù)膲毫土髁俊＜庸ば≈睆缴羁讜r可采用高壓力、小流量；加工大直徑深孔時可采用低壓力、大流量。切屑和熱空氣從排屑桿中間排出，這種方式排屑效果好。

該系統(tǒng)的控制程序設(shè)置為手動控制和自動控制兩個方式。

手動擋的操作中，先確定系統(tǒng)開啟，各項指標正常并處于待機模式。在觸摸屏上將“自動/停止/手動”旋鈕置于“手動”位置上，系統(tǒng)只在PLC配合下手動工作，鉆頭主軸電動機的變頻器不參與工作。手動操作適用于深孔鉆床的檢修調(diào)式及變頻器出故障時使用，也可直接鉆削淺孔時使用。手動啟動與停止分別由其對應(yīng)的“啟動”和“停止”按鈕完成，并點亮或熄滅指示燈。

自動擋操作中，將觸摸屏操作面板上的按鈕置于“自動”位置上，此時系統(tǒng)在PLC控制下自動工作，只需調(diào)整前面板上的“轉(zhuǎn)速”和“進給量”來進行所需要的鉆削參數(shù)選擇。PLC會根據(jù)設(shè)定的鉆削轉(zhuǎn)速和進給量值自動工作，當(dāng)鉆頭溫度低于600℃時，PLC無需調(diào)節(jié)主軸電動變頻器的工作參數(shù)及進給電動機的驅(qū)動器參數(shù);當(dāng)鉆頭溫度超過600℃時，PLC自動降低變頻器的工作頻率及進給電動機的驅(qū)動脈沖數(shù)，以降低鉆頭轉(zhuǎn)速和減少進給量。當(dāng)鉆頭溫度繼續(xù)超過600℃時，PLC再次降低變頻器的工作頻率及進給電動機的驅(qū)動脈沖數(shù)，直至降低鉆頭轉(zhuǎn)速和進給量至零值，保護鉆頭不會因為溫度過高而損壞。如果鉆頭溫度減少并降低到600℃之下時，PLC把轉(zhuǎn)速和進給量恢復(fù)到正常值。若將“自動/停止/手動”旋鈕置于“停止”位置上，系統(tǒng)的自動模式停止，進入待機狀態(tài)。