專利名稱：一種數(shù)控深孔鉆床雙重過載保護(hù)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)控機(jī)床的保護(hù)方法，具體地說為一種數(shù)控深孔鉆床雙重過 載保護(hù)方法，屬于機(jī)械加工設(shè)備方法領(lǐng)域。背景方法三軸落地式深孔鉆由底座、工作臺(tái)、主軸頭、X、 Y、 Z三軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)構(gòu)成。 主軸頭通常為空心主軸，空心主軸的前端接空心鉆管和鉆頭，空心主軸的前端或 后端接高壓冷卻液注入裝置，X、 Y、 Z三個(gè)移動(dòng)軸分別由驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)。目前， 市面上常見的數(shù)控三軸深孔鉆床主要有兩種， 一種是以工作臺(tái)作前后水平移動(dòng) (X軸)，立柱上的主軸頭作上下(Y軸)和進(jìn)給(Z軸)兩個(gè)方向的移動(dòng)；另 一種是工作臺(tái)作固定不動(dòng)，立柱作前后水平移動(dòng)(X軸)，主軸頭作上下(Y軸) 和進(jìn)給(Z軸)兩個(gè)方向的移動(dòng)。在深孔加工過程中，如果遇到鉆頭損壞、零件 材質(zhì)不均勻、排屑管堵塞等異常情況時(shí)，由于機(jī)床沒有過載保護(hù)功能，極易造成 零件報(bào)廢、主軸和深孔鉆系統(tǒng)裝置損傷，增加加工成本。在加工大型零件時(shí)，如 熱交換管板，其毛坯成本是很高的，由于機(jī)床的功能缺陷造成的毛坯報(bào)廢既增加 了成本，浪費(fèi)了資源，又由于返工而浪費(fèi)了工時(shí)，耽誤了生產(chǎn)進(jìn)度。因此要確保 深孔加工的可靠性和穩(wěn)定性，降低加工成本，機(jī)床具備相應(yīng)的過載保護(hù)功能是必 不可少的條件。發(fā)明內(nèi)容為解決上述方法問題，本發(fā)明提出了一種數(shù)控深孔鉆床雙重過載保護(hù)方法， 使用本發(fā)明過程中，當(dāng)遇到鉆頭損壞、零件材質(zhì)不均勻、排屑管堵塞等異常情況， 數(shù)控系統(tǒng)均會(huì)發(fā)出報(bào)警，并立即中斷加工程序的執(zhí)行，起到安全保護(hù)的作用。本發(fā)明采用的方法方案如下一種數(shù)控深孔鉆床雙重過載保護(hù)方法，包括帶有高速跳轉(zhuǎn)功能的數(shù)控系統(tǒng)， 其特征在于所述雙重保護(hù)指電主軸保護(hù)和切削進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)Z1、 Z2軸保護(hù)， 所述電主軸保護(hù)與切削進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)Z1、 Z2軸保護(hù)互相交叉保護(hù)，所述數(shù)控系統(tǒng)的高速跳轉(zhuǎn)功能指系統(tǒng)的G31功能， 所述電主軸保護(hù)的具體步驟為-① 通過系統(tǒng)參數(shù)6200~6202設(shè)定使用普通跳轉(zhuǎn)口 X4.7還是使用高速跳轉(zhuǎn)口 HDIO;② 設(shè)定變頻器參數(shù)。變頻器中針對扭矩的監(jiān)控共有三個(gè)參數(shù)需要設(shè)定，分別為06-12，即轉(zhuǎn)矩限制，設(shè)定值范圍為0~250%; 06-07即過轉(zhuǎn)矩檢出，設(shè)定 值范圍10~250%; 06-08即過轉(zhuǎn)矩檢出時(shí)間，設(shè)定值范圍為0.0~60.0S;③ 當(dāng)主軸異常時(shí)超出轉(zhuǎn)矩設(shè)定范圍，變頻器多功能輸出端子MOl輸出過轉(zhuǎn) 矩信號(hào)提供給CNC，通過梯形圖處理讓系統(tǒng)進(jìn)給保持信號(hào)G8.5由ON變OFF;④ 系統(tǒng)進(jìn)給保持信號(hào)G8.5由ON變OFF后，系統(tǒng)伺服驅(qū)動(dòng)Zl 、 Z2軸進(jìn)給 保持，同時(shí)輸出跳轉(zhuǎn)信號(hào)給普通跳轉(zhuǎn)口 X4.7或者輸出跳轉(zhuǎn)信號(hào)給高速跳轉(zhuǎn)口 JA40中的HDIO;⑤ 系統(tǒng)高速跳轉(zhuǎn)功能G31接受到.X4.7、 HDIO中任意一個(gè)信號(hào)后中斷該命 令的執(zhí)行并轉(zhuǎn)入執(zhí)行下一個(gè)程序段，完成對電主軸的保護(hù)；所述切削進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)Zl、 Z2軸過載保護(hù)的具體步驟為(D通過系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定伺服軸異常負(fù)栽檢測信號(hào)F90.0的輸出。數(shù)控系統(tǒng)中針對伺服電機(jī)負(fù)載扭矩的監(jiān)控設(shè)定如下三個(gè)參數(shù)1880，即異常報(bào)警檢測時(shí)間，設(shè)定為0 32767ms; 2103，即檢測到異常負(fù)載轉(zhuǎn)矩時(shí)的自退量，設(shè)定為3mm;2104，即檢測到異常負(fù)載的報(bào)警電平=最大放大器電流X7282+500 1000;其中負(fù)載檢測信號(hào)F90.0為一個(gè)伺服軸異常扭矩輸出信號(hào)。② 將檢測到的伺服軸異常負(fù)載檢測信號(hào)F90.0，提供給普通跳轉(zhuǎn)口X4.7或 高速跳轉(zhuǎn)口 JA40中的HDIO。③ 系統(tǒng)高速跳轉(zhuǎn)功能G31接受到.X4.7、 HDIO中任意一個(gè)信號(hào)后中斷該命 令的執(zhí)行并轉(zhuǎn)入執(zhí)行下一個(gè)程序段，完成對切削進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)Z1、Z2軸的保護(hù)。所述數(shù)控系統(tǒng)為FANUC—0iMC系統(tǒng)。所述電主軸頭為帶內(nèi)裝式電機(jī)的主軸頭，轉(zhuǎn)子就是主軸，定子就是主軸箱。 所述伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)為數(shù)控機(jī)床常用的數(shù)字控制式電動(dòng)機(jī)，是指為切削進(jìn)給 Zl、 Z2軸提供進(jìn)給動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。所述變頻器是為電主軸配套的用于變速的裝置，深孔鉆電主軸轉(zhuǎn)速和扭矩采用變頻器控制。本發(fā)明的工作原理如下電主軸頭過載保護(hù)方法通過對變頻器中扭矩參數(shù)的設(shè)定，當(dāng)主軸異常時(shí)超 出轉(zhuǎn)矩設(shè)定范圍，變頻器多功能輸出端子M01輸出過轉(zhuǎn)矩信號(hào)提供給CNC，通 過梯形圖處理讓系統(tǒng)進(jìn)給保持信號(hào)G8.5由ON變OFF，使系統(tǒng)伺服驅(qū)動(dòng)Z1、 Z2 軸進(jìn)給保持，同時(shí)輸出跳轉(zhuǎn)信號(hào)給普通跳轉(zhuǎn)口 X4.7或高速跳轉(zhuǎn)口 JA40中的 HDIO，系統(tǒng)高速跳轉(zhuǎn)功能G31接受到.X4.7、 HDIO中任意一個(gè)信號(hào)(不能同時(shí)) 則中斷該命令的執(zhí)行并轉(zhuǎn)入執(zhí)行下一個(gè)程序段，達(dá)到保護(hù)主軸的作用。使用普通 跳轉(zhuǎn)口 X4.7還是使用高速跳轉(zhuǎn)口 HDIO，可通過系統(tǒng)參數(shù)6200~6202進(jìn)行設(shè)定。深孔鉆切削進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)Z1、 Z2軸過載保護(hù)方法通過伺服軸異常負(fù)載檢 測信號(hào)F90.0，提供給普通跳轉(zhuǎn)口 X4.7或高速跳轉(zhuǎn)口 JA40中的HDIO處理，負(fù) 載檢測信號(hào)F90.0的輸出通過系統(tǒng)參數(shù)2016.0、 2015.5、 1880、 2050、 2051、 2103、 .2104進(jìn)行設(shè)定。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于-1、 通過對電主軸和切削進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)Zl、 Z2軸的雙重交叉保護(hù)，無論是 電主軸頭發(fā)生過載還是切削進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)Z1、 Z2軸發(fā)生過載，均可對數(shù)控深孔 鉆床起到有效的保護(hù)作用。2、 采用了雙重過載保護(hù)方法后，不僅對被加工零件趕到保護(hù)作用(即發(fā)生 過載報(bào)警后不會(huì)造成零件報(bào)廢)，而且還可以保護(hù)深孔鉆削系統(tǒng)中的裝置(如電 主軸頭、夾持柄、鉆頭、鉆管、導(dǎo)套、密封圈等)不受到損傷，大大降低了加工 成本。3、 該雙重過載保護(hù)方法覆蓋了切削加工過程中所有的異常情況，提供了較 完善的保護(hù)，如鉆頭損壞、鉆管損壞、零件材質(zhì)不均勻(硬點(diǎn)、夾渣等)、排屑 管堵塞、冷卻液壓力不足等。4、 本發(fā)明使用方便，設(shè)置簡單，可針對不同的工況(如不同材質(zhì)的零件、 不同加工直徑、不同切削參數(shù)等)進(jìn)行不同設(shè)置，為深孔加工過程中的保護(hù)方法 開辟了一條新的道路。


圖1為Z1、 Z2進(jìn)給軸伺服控制原理圖。圖2為Zl、 Z2電主軸高速跳轉(zhuǎn)控制原理圖。
具體實(shí)施方式
一種數(shù)控深孔鉆床雙重過載保護(hù)方法，包括帶有高速跳轉(zhuǎn)功能的數(shù)控系統(tǒng)， 所述雙重保護(hù)指電主軸保護(hù)和切削進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)Z1、 Z2軸保護(hù)，所述電主軸保 護(hù)與切削進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)Z1、 Z2軸保護(hù)互相交叉保護(hù)，所述數(shù)控系統(tǒng)的高速跳轉(zhuǎn) 功能指系統(tǒng)的G31功能，如圖1所示，所述電主軸保護(hù)包括如下幾個(gè)步驟完成 ①通過系統(tǒng)參數(shù)6200^6202設(shè)定使用普通跳轉(zhuǎn)口 X4.7還是使用高速跳轉(zhuǎn)口 HDIO;②設(shè)定變頻器中扭矩參數(shù)，當(dāng)主軸異常時(shí)超出轉(zhuǎn)矩設(shè)定范圍，變頻器多 功能輸出端子MOl輸出過轉(zhuǎn)矩信號(hào)提供給CNC，通過梯形圖處理讓系統(tǒng)進(jìn)給保 持信號(hào)G8.5由ON變OFF;③系統(tǒng)進(jìn)給保持信號(hào)G8.5由ON變OFF后，系統(tǒng) 伺服驅(qū)動(dòng)Zl、 Z2軸進(jìn)給保持，同時(shí)輸出跳轉(zhuǎn)信號(hào)給普通跳轉(zhuǎn)口 X4.7或者輸出 跳轉(zhuǎn)信號(hào)給高速跳轉(zhuǎn)口 JA40中的HDIO;④系統(tǒng)高速跳轉(zhuǎn)功能G31接受到X4.7、 HDIO中任意一個(gè)信號(hào)后中斷該命令的執(zhí)行并轉(zhuǎn)入執(zhí)行下一個(gè)程序段，完成對電 主軸的保護(hù)；如圖2所示，切削進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)Z1、 Z2軸過載保護(hù)包括如下幾個(gè) 步驟①通過系統(tǒng)參數(shù)2016.0、 2015.5、 1880、 2050、 2051、 2103、 2104設(shè)定 伺服軸異常負(fù)栽檢測信號(hào)F90.0的輸出；②將伺服軸異常負(fù)栽檢測信號(hào)F90.0， 提供給普通跳轉(zhuǎn)口 X4.7或高速跳轉(zhuǎn)口 JA40中的HDIO。③系統(tǒng)高速跳轉(zhuǎn)功能 G31接受到X4.7、 HDIO中任意一個(gè)信號(hào)后中斷該命令的執(zhí)行并轉(zhuǎn)入執(zhí)行下一個(gè) 程序段，完成對切削進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)Z1、 Z2軸的保護(hù)。所述數(shù)控系統(tǒng)為FANUC 一0iMC系統(tǒng)。所述電主軸頭為帶內(nèi)裝式電機(jī)的主軸頭，轉(zhuǎn)子就是主軸，定子就 是主軸箱。所述伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)為數(shù)控機(jī)床常用的數(shù)字控制式電動(dòng)機(jī)，是指為切削 進(jìn)給Z1、 Z2軸提供進(jìn)給動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。所述變頻器是為電主軸配套的用于變 速的裝置，深孔鉆電主軸轉(zhuǎn)速和扭矩采用變頻器控制。本發(fā)明的工作原理如下電主軸頭過載保護(hù)方法通過對變頻器中扭矩參數(shù)的設(shè)定，當(dāng)主軸異常時(shí)超 出轉(zhuǎn)矩設(shè)定范圍，變頻器多功能輸出端子M01輸出過轉(zhuǎn)矩信號(hào)提供給CNC，通 過梯形圖處理讓系統(tǒng)進(jìn)給保持信號(hào)G8.5由ON變OFF，使系統(tǒng)伺服驅(qū)動(dòng)Z1、 Z2軸進(jìn)給保持，同時(shí)輸出跳轉(zhuǎn)信號(hào)給普通跳轉(zhuǎn)口 X4.7或高速跳轉(zhuǎn)口 JA40中的 HDIO，系統(tǒng)高速跳轉(zhuǎn)功能G31接受到X4.7、 HDIO中任意一個(gè)信號(hào)，則中斷該 命令的執(zhí)行并轉(zhuǎn)入執(zhí)行下一個(gè)程序段，達(dá)到保護(hù)主軸的作用。使用普通跳轉(zhuǎn)口 X4.7還是使用高速跳轉(zhuǎn)口 HDIO，可通過系統(tǒng)參數(shù)6200~6202進(jìn)行設(shè)定。
深孔鉆切削進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)Z1、 Z2軸過載保護(hù)方法通過伺服軸異常負(fù)載檢 測信號(hào)F90.0，提供給普通跳轉(zhuǎn)口 X4.7或高速跳轉(zhuǎn)口 JA40中的HDIO處理，負(fù) 載檢測信號(hào)F90.0的輸出通過系統(tǒng)參數(shù)2016.0、 2015.5、 1880、 2050、 2051、 2103、 2104進(jìn)行設(shè)定。
本發(fā)明有效保護(hù)了數(shù)控深孔鉆床的安全使用，可針對不同的工況，如不同材 質(zhì)的零件、不同加工直徑、不同切削參數(shù)等進(jìn)行不同設(shè)置。
權(quán)利要求
1、一種數(shù)控深孔鉆床雙重過載保護(hù)方法，包括帶有高速跳轉(zhuǎn)功能的數(shù)控系統(tǒng)，其特征在于所述雙重保護(hù)指電主軸保護(hù)和切削進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)Z1、Z2軸保護(hù)，所述電主軸保護(hù)與切削進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)Z1、Z2軸保護(hù)互相交叉保護(hù)，所述數(shù)控系統(tǒng)的高速跳轉(zhuǎn)功能指系統(tǒng)的G31功能，所述電主軸保護(hù)的具體步驟為①通過系統(tǒng)參數(shù)6200～6202設(shè)定使用普通跳轉(zhuǎn)口X4.7還是使用高速跳轉(zhuǎn)口HDIO；②設(shè)定變頻器參數(shù)。變頻器中針對扭矩的監(jiān)控共有三個(gè)參數(shù)需要設(shè)定，分別為06-12，即轉(zhuǎn)矩限制，設(shè)定值范圍為0～250％；06-07即過轉(zhuǎn)矩檢出，設(shè)定值范圍10～250％；06-08即過轉(zhuǎn)矩檢出時(shí)間，設(shè)定值范圍為0.0～60.0S；③當(dāng)主軸異常時(shí)超出轉(zhuǎn)矩設(shè)定范圍，變頻器多功能輸出端子M01輸出過轉(zhuǎn)矩信號(hào)提供給CNC，通過梯形圖處理讓系統(tǒng)進(jìn)給保持信號(hào)G8.5由ON變OFF；④系統(tǒng)進(jìn)給保持信號(hào)G8.5由ON變OFF后，系統(tǒng)伺服驅(qū)動(dòng)Z1、Z2軸進(jìn)給保持，同時(shí)輸出跳轉(zhuǎn)信號(hào)給普通跳轉(zhuǎn)口X4.7或者輸出跳轉(zhuǎn)信號(hào)給高速跳轉(zhuǎn)口JA40中的HDIO；⑤系統(tǒng)高速跳轉(zhuǎn)功能G31接受到.X4.7、HDIO中任意一個(gè)信號(hào)后中斷該命令的執(zhí)行并轉(zhuǎn)入執(zhí)行下一個(gè)程序段，完成對電主軸的保護(hù)；所述切削進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)Z1、Z2軸過載保護(hù)的具體步驟為①通過系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定伺服軸異常負(fù)載檢測信號(hào)F90.0的輸出。數(shù)控系統(tǒng)中針對伺服電機(jī)負(fù)載扭矩的監(jiān)控設(shè)定如下三個(gè)參數(shù)1880，即異常報(bào)警檢測時(shí)間，設(shè)定為0～32767ms；2103，即檢測到異常負(fù)載轉(zhuǎn)矩時(shí)的自退量，設(shè)定為3mm；2104，即檢測到異常負(fù)載的報(bào)警電平＝最大放大器電流×7282+500～1000；其中負(fù)載檢測信號(hào)F90.0為一個(gè)伺服軸異常扭矩輸出信號(hào)。②將檢測到的伺服軸異常負(fù)載檢測信號(hào)F90.0，提供給普通跳轉(zhuǎn)口X4.7或高速跳轉(zhuǎn)口JA40中的HDIO。③、系統(tǒng)高速跳轉(zhuǎn)功能G31接受到X4.7、HDIO中任意一個(gè)信號(hào)后中斷該命令的執(zhí)行并轉(zhuǎn)入執(zhí)行下一個(gè)程序段，完成對切削進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)Z1、Z2軸的保護(hù)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)控深孔鉆床雙重過載保護(hù)方法，其特征在 于數(shù)控系統(tǒng)為FANUC—0iMC系統(tǒng)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)控深孔鉆床雙重過載保護(hù)方法，其特征在 于所述電主軸頭為帶內(nèi)裝式電機(jī)的主軸頭。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)控深孔鉆床雙重過載保護(hù)方法，其特征在 于所述變頻器是為電主軸配套的用于變速的裝置，深孔鉆電主軸轉(zhuǎn)速和扭矩采 用變頻器控制。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種數(shù)控機(jī)床的保護(hù)方法，具體地說為一種數(shù)控深孔鉆床雙重過載保護(hù)方法，屬于機(jī)械加工設(shè)備領(lǐng)域。包括帶有高速跳轉(zhuǎn)功能的數(shù)控系統(tǒng)，所述雙重保護(hù)指電主軸保護(hù)和切削進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)Z1、Z2軸保護(hù)，所述電主軸保護(hù)與切削進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)Z1、Z2軸保護(hù)互相交叉保護(hù)，所述數(shù)控系統(tǒng)的高速跳轉(zhuǎn)功能指系統(tǒng)的G31功能。所述數(shù)控系統(tǒng)為FANUC-0iMC系統(tǒng)。本發(fā)明有效保護(hù)了數(shù)控深孔鉆床的安全使用，可針對不同的工況，如不同材質(zhì)的零件、不同加工直徑、不同切削參數(shù)等進(jìn)行不同設(shè)置，為深孔加工過程中的保護(hù)方法開辟了一條新的道路。
文檔編號(hào)G05B19/18GK101281400SQ20071004979
公開日2008年10月8日 申請日期2007年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月21日
發(fā)明者張學(xué)智, 李雪花, 健 陳 申請人:四川普什寧江機(jī)床有限公司