CN101281400A - 一种数控深孔钻床双重过载保护方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种数控机床的保护方法，具体地说为一种数控深孔钻床双重过载保护方法，属于机械加工设备领域。包括带有高速跳转功能的数控系统，所述双重保护指电主轴保护和切削进给伺服驱动Z1、Z2轴保护，所述电主轴保护与切削进给伺服驱动Z1、Z2轴保护互相交叉保护，所述数控系统的高速跳转功能指系统的G31功能。所述数控系统为FANUC－0iMC系统。本发明有效保护了数控深孔钻床的安全使用，可针对不同的工况，如不同材质的零件、不同加工直径、不同切削参数等进行不同设置，为深孔加工过程中的保护方法开辟了一条新的道路。
Description
技术领域
本发明涉及一种数控机床的保护方法，具体地说为一种数控深孔钻床双重过载保护方法，属于机械加工设备方法领域。
背景方法
三轴落地式深孔钻由底座、工作台、主轴头、X、Y、Z三轴移动机构构成。主轴头通常为空心主轴，空心主轴的前端接空心钻管和钻头，空心主轴的前端或后端接高压冷却液注入装置，X、Y、Z三个移动轴分别由驱动装置驱动。目前，市面上常见的数控三轴深孔钻床主要有两种，一种是以工作台作前后水平移动(X轴)，立柱上的主轴头作上下(Y轴)和进给(Z轴)两个方向的移动；另一种是工作台作固定不动，立柱作前后水平移动(X轴)，主轴头作上下(Y轴)和进给(Z轴)两个方向的移动。在深孔加工过程中，如果遇到钻头损坏、零件材质不均匀、排屑管堵塞等异常情况时，由于机床没有过载保护功能，极易造成零件报废、主轴和深孔钻系统装置损伤，增加加工成本。在加工大型零件时，如热交换管板，其毛坯成本是很高的，由于机床的功能缺陷造成的毛坯报废既增加了成本，浪费了资源，又由于返工而浪费了工时，耽误了生产进度。因此要确保深孔加工的可靠性和稳定性，降低加工成本，机床具备相应的过载保护功能是必不可少的条件。
发明内容
为解决上述方法问题，本发明提出了一种数控深孔钻床双重过载保护方法，使用本发明过程中，当遇到钻头损坏、零件材质不均匀、排屑管堵塞等异常情况，数控系统均会发出报警，并立即中断加工程序的执行，起到安全保护的作用。
本发明采用的方法方案如下：
一种数控深孔钻床双重过载保护方法，包括带有高速跳转功能的数控系统，其特征在于：所述双重保护指电主轴保护和切削进给伺服驱动Z1、Z2轴保护，所述电主轴保护与切削进给伺服驱动Z1、Z2轴保护互相交叉保护，所述数控系统的高速跳转功能指系统的G31功能，
所述电主轴保护的具体步骤为：
①通过系统参数6200～6202设定使用普通跳转口X4.7还是使用高速跳转口HDIO；
②设定变频器参数。变频器中针对扭矩的监控共有三个参数需要设定，分别为：06-12，即转矩限制，设定值范围为0～250％；06-07即过转矩检出，设定值范围10～250％；06-08即过转矩检出时间，设定值范围为0.0～60.0S；
③当主轴异常时超出转矩设定范围，变频器多功能输出端子M01输出过转矩信号提供给CNC，通过梯形图处理让系统进给保持信号G8.5由ON变OFF；
④系统进给保持信号G8.5由ON变OFF后，系统伺服驱动Z1、Z2轴进给保持，同时输出跳转信号给普通跳转口X4.7或者输出跳转信号给高速跳转口JA40中的HDIO；
⑤系统高速跳转功能G31接受到.X4.7、HDIO中任意一个信号后中断该命令的执行并转入执行下一个程序段，完成对电主轴的保护；
所述切削进给伺服驱动Z1、Z2轴过载保护的具体步骤为：
①通过系统参数设定伺服轴异常负栽检测信号F90.0的输出。数控系统中针对伺服电机负载扭矩的监控设定如下三个参数：1880，即异常报警检测时间，设定为0～32767ms；2103，即检测到异常负载转矩时的自退量，设定为3mm；2104，即检测到异常负载的报警电平＝最大放大器电流×7282+500～1000；其中负载检测信号F90.0为一个伺服轴异常扭矩输出信号。
②将检测到的伺服轴异常负载检测信号F90.0，提供给普通跳转口X4.7或高速跳转口JA40中的HDIO。
③系统高速跳转功能G31接受到.X4.7、HDIO中任意一个信号后中断该命令的执行并转入执行下一个程序段，完成对切削进给伺服驱动Z1、Z2轴的保护。
所述数控系统为FANUC-0iMC系统。
所述电主轴头为带内装式电机的主轴头，转子就是主轴，定子就是主轴箱。
所述伺服驱动电机为数控机床常用的数字控制式电动机，是指为切削进给Z1、Z2轴提供进给动力的驱动电机。
所述变频器是为电主轴配套的用于变速的装置，深孔钻电主轴转速和扭矩采用变频器控制。
本发明的工作原理如下：
电主轴头过载保护方法：通过对变频器中扭矩参数的设定，当主轴异常时超出转矩设定范围，变频器多功能输出端子M01输出过转矩信号提供给CNC，通过梯形图处理让系统进给保持信号G8.5由ON变OFF，使系统伺服驱动Z1、Z2轴进给保持，同时输出跳转信号给普通跳转口X4.7或高速跳转口JA40中的HDIO，系统高速跳转功能G31接受到.X4.7、HDIO中任意一个信号(不能同时)则中断该命令的执行并转入执行下一个程序段，达到保护主轴的作用。使用普通跳转口X4.7还是使用高速跳转口HDIO，可通过系统参数6200～6202进行设定。
深孔钻切削进给伺服驱动Z1、Z2轴过载保护方法：通过伺服轴异常负载检测信号F90.0，提供给普通跳转口X4.7或高速跳转口JA40中的HDIO处理，负载检测信号F90.0的输出通过系统参数2016.0、2015.5、1880、2050、2051、2103、2104进行设定。
本发明的优点在于：
1、通过对电主轴和切削进给伺服驱动Z1、Z2轴的双重交叉保护，无论是电主轴头发生过载还是切削进给伺服驱动Z1、Z2轴发生过载，均可对数控深孔钻床起到有效的保护作用。
2、采用了双重过载保护方法后，不仅对被加工零件赶到保护作用(即发生过载报警后不会造成零件报废)，而且还可以保护深孔钻削系统中的装置(如电主轴头、夹持柄、钻头、钻管、导套、密封圈等)不受到损伤，大大降低了加工成本。
3、该双重过载保护方法覆盖了切削加工过程中所有的异常情况，提供了较完善的保护，如钻头损坏、钻管损坏、零件材质不均匀(硬点、夹渣等)、排屑管堵塞、冷却液压力不足等。
4、本发明使用方便，设置简单，可针对不同的工况(如不同材质的零件、不同加工直径、不同切削参数等)进行不同设置，为深孔加工过程中的保护方法开辟了一条新的道路。
附图说明
图1为Z1、Z2进给轴伺服控制原理图。
图2为Z1、Z2电主轴高速跳转控制原理图。
具体实施方式
一种数控深孔钻床双重过载保护方法，包括带有高速跳转功能的数控系统，所述双重保护指电主轴保护和切削进给伺服驱动Z1、Z2轴保护，所述电主轴保护与切削进给伺服驱动Z1、Z2轴保护互相交叉保护，所述数控系统的高速跳转功能指系统的G31功能，如图1所示，所述电主轴保护包括如下几个步骤完成：①通过系统参数6200～6202设定使用普通跳转口X4.7还是使用高速跳转口HDIO；②设定变频器中扭矩参数，当主轴异常时超出转矩设定范围，变频器多功能输出端子M01输出过转矩信号提供给CNC，通过梯形图处理让系统进给保持信号G8.5由ON变OFF；③系统进给保持信号G8.5由ON变OFF后，系统伺服驱动Z1、Z2轴进给保持，同时输出跳转信号给普通跳转口X4.7或者输出跳转信号给高速跳转口JA40中的HDIO；④系统高速跳转功能G31接受到X4.7、HDIO中任意一个信号后中断该命令的执行并转入执行下一个程序段，完成对电主轴的保护；如图2所示，切削进给伺服驱动Z1、Z2轴过载保护包括如下几个步骤：①通过系统参数2016.0、2015.5、1880、2050、2051、2103、2104设定伺服轴异常负栽检测信号F90.0的输出；②将伺服轴异常负栽检测信号F90.0，提供给普通跳转口X4.7或高速跳转口JA40中的HDIO。③系统高速跳转功能G31接受到X4.7、HDIO中任意一个信号后中断该命令的执行并转入执行下一个程序段，完成对切削进给伺服驱动Z1、Z2轴的保护。所述数控系统为FANUC-0iMC系统。所述电主轴头为带内装式电机的主轴头，转子就是主轴，定子就是主轴箱。所述伺服驱动电机为数控机床常用的数字控制式电动机，是指为切削进给Z1、Z2轴提供进给动力的驱动电机。所述变频器是为电主轴配套的用于变速的装置，深孔钻电主轴转速和扭矩采用变频器控制。
本发明的工作原理如下：
电主轴头过载保护方法：通过对变频器中扭矩参数的设定，当主轴异常时超出转矩设定范围，变频器多功能输出端子M01输出过转矩信号提供给CNC，通过梯形图处理让系统进给保持信号G8.5由ON变OFF，使系统伺服驱动Z1、Z2轴进给保持，同时输出跳转信号给普通跳转口X4.7或高速跳转口JA40中的HDIO，系统高速跳转功能G31接受到X4.7、HDIO中任意一个信号，则中断该命令的执行并转入执行下一个程序段，达到保护主轴的作用。使用普通跳转口X4.7还是使用高速跳转口HDIO，可通过系统参数6200～6202进行设定。
深孔钻切削进给伺服驱动Z1、Z2轴过载保护方法：通过伺服轴异常负载检测信号F90.0，提供给普通跳转口X4.7或高速跳转口JA40中的HDIO处理，负载检测信号F90.0的输出通过系统参数2016.0、2015.5、1880、2050、2051、2103、2104进行设定。
本发明有效保护了数控深孔钻床的安全使用，可针对不同的工况，如不同材质的零件、不同加工直径、不同切削参数等进行不同设置。
Claims (4)
1、一种数控深孔钻床双重过载保护方法，包括带有高速跳转功能的数控系统，其特征在于：所述双重保护指电主轴保护和切削进给伺服驱动Z1、Z2轴保护，所述电主轴保护与切削进给伺服驱动Z1、Z2轴保护互相交叉保护，所述数控系统的高速跳转功能指系统的G31功能，
所述电主轴保护的具体步骤为：
①通过系统参数6200～6202设定使用普通跳转口X4.7还是使用高速跳转口HDIO；
②设定变频器参数。变频器中针对扭矩的监控共有三个参数需要设定，分别为：06-12，即转矩限制，设定值范围为0～250％；06-07即过转矩检出，设定值范围10～250％；06-08即过转矩检出时间，设定值范围为0.0～60.0S；
③当主轴异常时超出转矩设定范围，变频器多功能输出端子M01输出过转矩信号提供给CNC，通过梯形图处理让系统进给保持信号G8.5由ON变OFF；
④系统进给保持信号G8.5由ON变OFF后，系统伺服驱动Z1、Z2轴进给保持，同时输出跳转信号给普通跳转口X4.7或者输出跳转信号给高速跳转口JA40中的HDIO；
⑤系统高速跳转功能G31接受到.X4.7、HDIO中任意一个信号后中断该命令的执行并转入执行下一个程序段，完成对电主轴的保护；
所述切削进给伺服驱动Z1、Z2轴过载保护的具体步骤为：
①通过系统参数设定伺服轴异常负载检测信号F90.0的输出。数控系统中针对伺服电机负载扭矩的监控设定如下三个参数：1880，即异常报警检测时间，设定为0～32767ms；2103，即检测到异常负载转矩时的自退量，设定为3mm；2104，即检测到异常负载的报警电平＝最大放大器电流×7282+500～1000；其中负载检测信号F90.0为一个伺服轴异常扭矩输出信号。
②将检测到的伺服轴异常负载检测信号F90.0，提供给普通跳转口X4.7或高速跳转口JA40中的HDIO。
③、系统高速跳转功能G31接受到X4.7、HDIO中任意一个信号后中断该命令的执行并转入执行下一个程序段，完成对切削进给伺服驱动Z1、Z2轴的保护。
2、根据权利要求1所述的一种数控深孔钻床双重过载保护方法，其特征在于：数控系统为FANUC-0iMC系统。
3、根据权利要求1所述的一种数控深孔钻床双重过载保护方法，其特征在于：所述电主轴头为带内装式电机的主轴头。
4、根据权利要求1所述的一种数控深孔钻床双重过载保护方法，其特征在于：所述变频器是为电主轴配套的用于变速的装置，深孔钻电主轴转速和扭矩采用变频器控制。
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