專利名稱：數控臥式銑鏜床鏜軸的安全運行控制方法
技術領域：
本發(fā)明屬于一種保證數控機床安全運行的控制方法，具體涉及的是數控臥式銑鏜床鏜軸的安全運行控制方法。
背景技術：
眾所周知，臥式銑鏜床的鏜軸是懸伸的，當鏜軸懸伸至臨界懸伸量后，其懸伸量越大，它的許用扭矩越小。因此，在機床使用過程中，鏜軸的切削扭矩不應超過其許用扭矩，否則就會造成鏜軸和相關部件變形或損壞，甚至會發(fā)生嚴重的事故。為了避免這種情況發(fā)生，非數控的臥式銑鏜床一般在《使用說明書》中給出鏜軸的額定扭矩，操作者根據額定扭矩并結合自身的經驗來控制切削參數，保證機床鏜軸的實際切削扭矩不超過許用扭矩，從而實施對機床的安全運行控制。目前的數控臥式銑鏜床與非數控臥式銑鏜床相比，在對其鏜軸的控制技術方面卻沒有實質差別，數控臥式銑鏜床中沒有針對鏜軸安全運行的自動控制單 元和程序，機床依然是以《使用說明書》的形式給出鏜軸的額定扭矩，所不同的是，機床上附設有報警和制動元件，當鏜軸的實際切削扭矩超過額定扭矩而發(fā)生堵轉時，機床可發(fā)出警報并自動切斷電源，使機床停機?？梢哉f，現有數控臥式銑鏜床對其鏜軸的安全運行控制依然靠的是操作者的經驗和技術。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服現有數控臥式銑鏜床所存在的上述缺陷，提出一種數控臥式銑鏜床鏜軸的安全運行控制方法，進而實現對數控臥式銑鏜床的安全控制。實現上述目的的技術方案是一種數控臥式銑鏜床鏜軸的安全運行控制方法，包括機床數控系統(tǒng)、報警和制動元件，其特征在于，數控系統(tǒng)中內置有鏜軸安全運行控制的PLC程序。所述PLC程序中含有金屬切削機床切削扭矩理論計算公式N和鏜軸的許用扭矩值隨其伸縮量而變化的近似函數式Ny = ([(S2-Sx) (N4-N1) V(S2-S1) HN1，函數式中，Ny為當前位置鏜軸的許用扭矩，S1為鏜軸臨界懸伸量，即鏜軸懸伸時扭矩不發(fā)生衰減的理論懸伸量，S2為鏜軸的最大懸伸量，Sx為當前鏜軸的實際懸伸量，N4為鏜軸額定轉速時的額定扭矩，N1為鏜軸懸伸時受保護的扭矩。所述PLC程序是以程序建模形式形成的一個功能模塊。機床上電后，選定加工程序，啟動數控系統(tǒng)，機床進入加工狀態(tài)，此時I、數控系統(tǒng)實時讀取當前鏜軸的實際懸伸量Sx，并根據近似函數式計算出鏜軸在該位置的許用扭矩Ny ;2、數控系統(tǒng)讀取加工程序中的轉速、進給量、刀具直徑、切削齒數等加工參數，并根據切削扭矩的理論計算公式計算出理論輸出扭矩N ；3、數控系統(tǒng)比較理論輸出扭矩N和許用扭矩Ny ；4、如果理論輸出扭矩N大于許用扭矩Ny，則報警并禁止鏜軸啟動；如果理論輸出扭矩N小于許用扭矩Ny，則鏜軸啟動，開始加工；5、解除報警，修改加工程序即加工參數，直至理論輸出扭矩小于許用扭矩。數控臥式銑鏜床的鏜軸有多個檔位，檔位不同，鏜軸懸伸時扭矩發(fā)生衰減的程度不同。PLC控制程序能夠判斷鏜軸所處檔位，并根據不同檔位分別控制鏜軸，使其不超過許用扭矩Ny。本發(fā)明建立了數控臥式銑鏜床鏜軸的安全保護控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)能對鏜軸的安全運行進行有效的控制，可避免鏜軸和相關部件的變形或損壞，大幅度延長機床的使用壽命，減小由于操作者的經驗不足或疏忽而帶來的機床損壞和維修，從而大幅度提高工作效率。


圖I為鏜軸懸伸量與鏜軸轉矩關系曲線。 圖2為本發(fā)明的控制原理圖。圖3是本發(fā)明的程序控制框圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明作進一步說明。本發(fā)明經過多次實驗得到圖I所示的鏜軸懸伸量與鏜軸的許用扭矩值關系曲線，再經推演得到近似函數式Ny = ([(S2-Sx) (N4-N1) !/(S2-S1)I+N10函數式中，Ny為當前位置鏜軸的許用扭矩，S1為鏜軸臨界懸伸量，即鏜軸懸伸時扭矩不發(fā)生衰減的理論懸伸量，S2為鏜軸的最大懸伸量，Sx為當前鏜軸的實際懸伸量，N4為鏜軸額定轉速時的額定扭矩，N1為鏜軸懸伸時受保護的扭矩，其中的N1、S1、S2、N1、N4為常數。如圖2和圖3所示，編制PLC控制程序輸入到數控機床的數控系統(tǒng)中，其中，PLC程序中含有金屬切削機床切削扭矩理論計算公式N和鏜軸的許用扭矩值隨其伸縮量而變化的近似函數式Ny= ([(S2-Sx) (N4-N1)V(S2-S1)HN1，由此，兩個函數式與機床數控系統(tǒng)的內置PLC程序組成一個新的主軸安全控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)對懸伸主軸在運行過程中的許用扭矩實施安全控制，其程序是實時讀取鏜軸位移量，根據鏜軸的位移和鏜軸的許用扭矩值近似函數式計算鏜軸在該位置的許用扭矩；讀取加工程序中的加工參數如轉速、進給量、刀具直徑、切削齒數等，并根據切削扭矩的理論計算公式計算理論輸出扭矩；然后數控系統(tǒng)比較理論輸出扭矩和許用扭矩的大小，如果理論輸出扭矩小于許用扭矩，則控制鏜軸控制器啟動鏜軸開始加工；如果理論輸出扭矩大于許用扭矩，則報警并禁止鏜軸啟動，然后操作者解除報警，并修改加工程序即加工參數，程序循環(huán)直至理論輸出扭矩小于許用扭矩。加工中，數控系統(tǒng)會實時讀取鏜軸位移量進行程序循環(huán)，從而確保鏜軸安全性。數控臥式銑鏜床的鏜軸有多個檔位，檔位不同，鏜軸懸伸時扭矩發(fā)生衰減的程度不同，如圖I所示。本發(fā)明方法中還包含有PLC控制程序判斷鏜軸所處檔位的功能，并根據不同檔位分別控制鏜軸，使其不超過許用扭矩Ny，如圖3所示。
權利要求
1.一種數控臥式銑鏜床鏜軸的安全運行控制方法，包括機床數控系統(tǒng)、報警和制動元件，其特征在于，數控系統(tǒng)中內置有鏜軸安全運行控制的PLC程序。
2.按照權利要求I所述的數控臥式銑鏜床鏜軸的安全運行控制方法，其特征在于所述PLC程序中含有金屬切削機床切削扭矩理論計算公式N和鏜軸的許用扭矩值隨其伸縮量而變化的近似函數式Ny = {[ (S2-Sx) (N4-N1) V(S2-S1) HN1,函數式中，Ny為當前位置鍵軸的許用扭矩，S1為鏜軸臨界懸伸量，即鏜軸懸伸時扭矩不發(fā)生衰減的理論懸伸量，S2為鏜軸的最大懸伸量，Sx為當前鏜軸的實際懸伸量，N4為鏜軸額定轉速時的額定扭矩，N1為鏜軸懸伸時受保護的扭矩。
3.按照權利要求I或2所述的數控臥式銑鏜床鏜軸的安全運行控制方法，其特征在于所述PLC程序是以程序建模形式形成的一個功能模塊。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種數控臥式銑鏜床鏜軸的安全運行控制方法，包括機床數控系統(tǒng)、報警和制動元件，數控系統(tǒng)中內置有鏜軸安全運行控制的PLC程序，所述PLC程序中含有金屬切削機床切削扭矩理論計算公式N和鏜軸的許用扭矩值隨其伸縮量而變化的近似函數式Ny＝{[(S2-Sx)(N4-N1)]/(S2-S1)}+N1。本發(fā)明能對鏜軸的安全運行進行有效的控制，可避免鏜軸和相關部件的變形或損壞，大幅度延長機床的使用壽命，減小由于操作者的經驗不足或疏忽而帶來的機床損壞和維修，從而大幅度提高工作效率。
文檔編號G05B19/19GK102707665SQ20121018506
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月5日 優(yōu)先權日2012年6月5日
發(fā)明者何新林, 何紅欣, 劉旭軍, 吳春平, 張奇志, 徐捍輝, 方雄文, 李軍艦, 王戰(zhàn)勇, 童國榮, 羅寧, 闕彥 申請人:漢川機床集團有限公司