CN102689225A - 控制用于机床的冷却装置的方法 - Google Patents
控制用于机床的冷却装置的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102689225A CN102689225A CN2012100961457A CN201210096145A CN102689225A CN 102689225 A CN102689225 A CN 102689225A CN 2012100961457 A CN2012100961457 A CN 2012100961457A CN 201210096145 A CN201210096145 A CN 201210096145A CN 102689225 A CN102689225 A CN 102689225A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- nozzle
- flow rate
- pump
- pressure
- fluid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 54
- 238000003754 machining Methods 0.000 title abstract description 4
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 60
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 40
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims abstract description 22
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 16
- 238000011112 process operation Methods 0.000 claims description 16
- 239000012809 cooling fluid Substances 0.000 claims description 10
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 9
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 3
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 22
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 206010020852 Hypertonia Diseases 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000007600 charging Methods 0.000 description 1
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 230000005021 gait Effects 0.000 description 1
- 230000008676 import Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q11/00—Accessories fitted to machine tools for keeping tools or parts of the machine in good working condition or for cooling work; Safety devices specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools
- B23Q11/10—Arrangements for cooling or lubricating tools or work
- B23Q11/1084—Arrangements for cooling or lubricating tools or work specially adapted for being fitted to different kinds of machines
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q11/00—Accessories fitted to machine tools for keeping tools or parts of the machine in good working condition or for cooling work; Safety devices specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools
- B23Q11/10—Arrangements for cooling or lubricating tools or work
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q11/00—Accessories fitted to machine tools for keeping tools or parts of the machine in good working condition or for cooling work; Safety devices specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools
- B23Q11/10—Arrangements for cooling or lubricating tools or work
- B23Q11/1038—Arrangements for cooling or lubricating tools or work using cutting liquids with special characteristics, e.g. flow rate, quality
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q17/00—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Auxiliary Devices For Machine Tools (AREA)
- Perforating, Stamping-Out Or Severing By Means Other Than Cutting (AREA)
Abstract
一种控制用于冷却机床(3)中的切削刀具(2)的冷却装置(1)的方法。所述方法包括下列步骤：以这样的方式控制马达(M)以驱动泵(5)，使得泵(5)以恒定的流率(D1)为喷嘴(6)进给加工流体，所述恒定的流率等于第一流率设定点；测量表示来自喷嘴(6)的流体出口压力的参数(P)；以及将从所述参数(P)估计的估计出口压力(Pestim)与第一预定压力阈值(Ps1)进行比较，并且控制马达(M)，以便在估计出口压力降至低于第一压力阈值(Ps1)时增加由泵(5)输送的流体流率(D1)。
Description
技术领域
本发明涉及冷却具有切削刀具的机床中的这样的切削刀具的领域。
背景技术
在机床中，通常的作法是使用冷却装置喷射和润滑切削刀具，从而限制刀具磨损和降低破损和机床停机的风险。
通过将加工流体流输送入刀具与被加工部件接触的区域，可以减小摩擦并导致产生的热量消散在冷却流体流中。
尽管使用这样的冷却装置，但机床仍由于磨损、刀具破损或变得被切屑堵塞而停机。
发明内容
本发明的目的是提供一种解决方案，该解决方案能够减少机床停机时间、改善切削条件并且也提高刀具寿命。
为了实现该目的，提供了一种控制用于冷却切削刀具的冷却装置的方法，该切削刀具用于装配有这样的切削刀具的机床。该冷却装置包括：
加工流体的源；
连接到源的泵；
用于驱动泵的驱动马达；
用于冷却刀具的冷却喷嘴；和
至少一个加工流体输送管道，该管道将泵连接到喷嘴的入口。
该方法还包括下列步骤：
控制马达从而以这样的方式驱动泵，即，泵以恒定的流率D1为喷嘴进给加工流体，该流率等于第一流率设定点D；
测量表示来自喷嘴的流体出口压力的参数P；以及
将从参数P估计的估计出口压力与第一预定压力阈值Ps1进行比较，并且控制马达，以便在估计出口压力降至低于第一压力阈值Ps1时增加由泵输送的流体流率D1。
为了理解本发明，在流体流率保持在预定流率值的±5％内时，应当认为其是恒定的。
因此，如果通过使用表示当前流体压力D1的所述测量参数P发现当前流体压力D1降至低于第一预定压力阈值Ps1，则控制泵马达以便增加流率。这种流率增加的目的是补偿压降，该压降本来会产生冷却流体对加工切屑的冲击力的降低。
喷嘴进给压力参数是重要的，因为它决定了在出口处来自喷嘴的冲击力，并且因此有助于切屑从被加工部件的分离。通过控制冲击力，减少了磨损并减少了刀具的发热以及与太长的切屑块相关的刀具堵塞。
本发明的控制方法因此用来保持一定的去除和碎裂加工期间产生的切屑的能力。
通过本发明的方法，发现的是，相比其中不使用本发明的方法用于冷却切削刀具的情况，大体上减小了切屑块的统计上的平均长度。
发现的是，通过用冷却流体的冲击和缩短切屑块的统计上的平均长度来分离切屑块：
切屑较不易于包裹在刀具和刀座的周围，从而减少了与机床变得被切屑堵塞相关的机床停机的次数和持续时间；并且
切屑较不易于压贴到刀具的切削表面，因为切屑在冷却流体的冲击影响下移动离开切削表面，并且因此而同时减少了机加工期间的刀具磨损和刀具发热。
应当注意，有利的是控制马达以使得泵以恒定速率为喷嘴进料，因为这样避免了与喷嘴进给速率的变化相关的瞬变现象，从而能够获得对冲击力的更好的控制。
附图说明
从下面参照附图对非限制性例子的说明中，本发明的其它特点和优点将变得显而易见，在附图中：
图1示出本发明的刀具冷却装置，其具有调节回路，使得能够用本发明的方法进行控制；
图2是表格，示出了随着在测量的当前压力P和第一预定压力阈值Ps1之间观察到的差值而变化的所产生的各种警报和通常在喷嘴出口处观察到的射流冲击力(所指示的力和警报通过实施本发明的方法而产生，并随着表示出口处来自喷嘴的压力的参数而变化，该参数具体地为P)；以及
图3是表格，示出了用于实施本发明的方法的数据库的一部分。
具体实施方式
图1示出了用于实施本发明的方法的具有切削刀具2和冷却装置1的机床3。
冷却装置1具有在图1的框中详细示出的冷却喷嘴6。
喷嘴组装在机床3的刀座8上，并且包括用于根据编程的命令移动刀具和刀座的致动器。刀具2，特别是用于进行车削操作的切削头，紧固在刀座8上。来自喷嘴的出口6b朝切削刀具2的一部分引导以便直接冷却其切削表面。
喷嘴6由至少部分地在刀座8内部延伸的流体输送管道7进料，该部分用点划线表示。刀座8包括穿孔的金属块，穿孔形成流体输送管道7的一部分，并且喷嘴6与金属块组装，以使得其喷嘴入口6a与金属块内部的流体输送管道7的出口连通。
这种组装技术是强的，因为喷嘴直接组装在刀座中，同时减小了喷嘴出口6b和刀具2之间的距离，但没必要延长流体输送管道7以便环绕刀座。喷嘴6的进给压力P可以较高(通常量级为170巴至240巴，该压力与被加工的材料相关并与所实施的切削条件有关)，并且压头损失保持较小，因为流体输送管道7的长度同样较小。
喷嘴6具有刚性且恒定的流体流动剖面，而不考虑磨损。该流动剖面S为具有直径D的圆形，假设截面积S＝π×D2/4。
冷却装置1还包括具有恒定缸体容量的液压泵5，液压泵5具有连接到加工流体4的源的流体入口和经由流体输送管道7连接到喷嘴入口6a的出口。泵5由电动马达M驱动而旋转。马达M的电源由变频器(可变速度驱动器)12提供，该变频器12适合控制马达，使得由泵输送的流率D1趋向于流率设定点D。
该变频器(可变速度驱动器)12装有用于测量由马达消耗的电功率Pw和马达的旋转速度的装置。马达M可装有转速计，以便测量单位时间进行的泵循环次数。也可以使用由变频器测量的内部变量之一并将其当作马达旋转速度的测量度。由喷嘴6的泵输送的当前流体流率D1由下式给出：D1＝泵缸体容量×泵循环次数(旋转的频率)。
冷却装置还包括压力传感器C，压力传感器C适于产生表示泵5和喷嘴6之间的加工流体的压力P的信号。压力传感器C布置在所述输送管道上尽可能靠近喷嘴6的入口6a处。因此，优选地进行布置以确保压力传感器C和喷嘴的入口6a之间的管道长度小于泵5和传感器C之间的管道长度的1/10。通过测量喷嘴6上游且尽量靠近喷嘴处的压力P，并且通过知道由校准的喷嘴6导致的压头损失，可以非常准确地估计喷嘴出口处的流体压力Pestim。这种估计的准确度随着P的测量点更靠近喷嘴而增加(因为这减小了对与测量点和喷嘴出口之间的距离相关的干扰现象的估计的影响)。
冷却装置还包括两位置控制阀10。在一个位置，控制阀防止流体从泵5流至喷嘴6，从而防止管路在泵停止时排空。在另一个位置，阀门10的滑动使泵5直接与喷嘴6连通，该第二位置是在冷却刀具时使用的位置。最后，冷却装置包括压力限制器11，压力限制器11被调节以使得流体在管路中的压力过高的情况下能够从管道7返回到贮槽。该压力限制器11构成安全装置。
如上所述，用于控制切削刀具冷却装置1的本发明的方法主要包括：
以这样的方式控制马达M，即，泵5以恒定的流率D1为喷嘴6进给加工流体，该流率等于第一流率设定点D；
测量表示喷嘴6的流体出口处的压力的参数P(特别地，该参数P是在泵和喷嘴之间的管道7中测量的当前压力P)；
将使用测量的参数P估计的出口压力Pestim与第一预定压力阈值Ps1进行比较；以及
以这样的方式控制马达M，即，在估计出口压力降至低于第一压力阈值Ps1时增加由泵5输送的流体流率D1(特别地，为了增加该流率D1，增加流率设定点D并且继续控制马达5以跟踪修改的设定点D)。
此外，如在图1的调节回路中可见，该方法包括将使用参数P估计的出口压力Pestim与第二预定压力阈值Ps2进行比较的步骤。如果估计出口压力Pestim降至低于第二预定压力阈值Ps2，则产生警报Alarm1以指示磨损的喷嘴。
假设喷嘴6具有恒定的流体流动剖面，而不考虑磨损，在喷嘴出口处监测估计流体压力Pestim的事实(借助于压力P，同时以恒定流率D1为喷嘴进料)使得检测喷嘴6中的磨损成为可能。
如果发现来自喷嘴的出口压力Pestim降得太低，特别地低于第二预定压力阈值Ps2，这意味着用于喷嘴中的流体的最小流动剖面S由于喷嘴6变得磨损或者可能由于管路中的泄漏(例如，经由其部件之一泄漏)而已经增大，从而导致在喷嘴的出口6a处的流体压力降低，并且导致流体对加工切屑的冲击力F减小。
借助于该磨损喷嘴警报Alarm1，操作员估计喷嘴6的磨损，而不必停止冷却装置1。
一旦已经产生磨损喷嘴指示器警报Alarm1，操作员可采取措施以验证喷嘴6的真实状态。喷嘴可以可任选地用未磨损且适合以正常流体流率产生所需冲击力F的喷嘴来代替。
如在图1中可见，该方法包括将估计出口压力Pestim与第三预定压力阈值Ps3进行比较的另一个步骤。
如果估计出口压力Pestim降至低于第三预定压力阈值Ps3，则产生指示喷嘴被堵塞的警报Alarm2。该警报Alarm2可以可任选地伴随有停止马达的动作，以便避免损坏装置。
通过在以恒定流率D1为喷嘴进料的同时使用估计压力Pestim来监测喷嘴出口处的流体压力，可以检测通过喷嘴6的流体流动剖面中的任何减少，或者更一般地在管路内任何地方的任何减少。因此，当估计喷嘴出口压力增加至高于第三预定阈值Ps3时，可以知道喷嘴例如被切屑至少部分地堵塞，并且可以知道在喷嘴出口处的冲击力F确实减小。
被警报Alarm2警告的操作员可采取措施，例如清理喷嘴，以便对切屑的冷却流体冲击力F返回至所需的名义水平。
有利地，该方法包括使用如图3所示的数据库B确定第一流率设定点D的步骤。
该数据库B适用于多个给定喷嘴流动剖面S并提供了产生喷嘴6的出口处的理论冲击力水平Fth所需的成对的冷却流体压力和流率值(P，Q)。
通过使用该数据库B，可以提高冷却装置被控制的速度(计算所需时间被缩短，因为设定点值已经部分地计算和存储在数据库B中)。
存在几种用于产生数据库B的技术。相对近似的第一技术是通过理论进行计算。更准确的第二技术是通过测试冷却装置的行为和通过测量其行为来进行。
在第一技术中，可以利用下式产生数据库B：
Q＝0.454×Dia2×P1/2 (1)
其中：
Q为流率的值，单位为升/分(L/min)；
0.454是根据冷却流体的粘度和冷却装置中的压头损失确定的系数；
Dia为喷嘴中的流体流动剖面的直径，单位为毫米(mm)；并且
P为使用给定喷嘴产生流率Q所需的理论进给压力，单位为巴，其中喷嘴具有流动剖面S＝π×Dia2/4。
Fth＝0.079×P×Dia2 (2)
其中：
0.079为取决于冷却装置和所用喷嘴的类型的常数；并且
Fth是在以压力P(以巴测量)进给冷却流体时在具有直径Dia的圆柱形流动剖面的喷嘴出口处的射流的理论冲击力，单位为牛顿(N)。
Pw＝P×Q/(600×0.9) (3)
其中：
Pw是为了以压力P和流率Q将冷却液体流传送到喷嘴入口而向马达供给的理论功率，单位为千瓦(kW)；并且
0.9为取决于冷却装置的系数。
更准确的第二技术涉及通过在切削刀具冷却装置1上进行连续的步骤而产生数据库B。对于每次测试，安装具有给定直径的喷嘴并且以各种压力P和流率Q为喷嘴进料。
对于具有给定直径Dia的每个喷嘴，一旦已经达到稳定的条件，就测量进给压力P、进料流率Q和马达M消耗的功率Pw的值，并且估计/计算喷嘴出口处的理论冲击力Fth的值。
因此，对于每个记录的流率值Q，数据库B包括对应的喷嘴流动剖面S(特别地，唯一地限定S的直径Dia)、对应的测量压力值P和消耗的功率Pw。
因此，在喷嘴出口处获得的冲击力F被表示为喷嘴出口处的理论冲击力Fth，该值为喷嘴的流体流动剖面S、流率D和向喷嘴进给冷却流体的压力P的函数。
借助于该数据库B，并且根据测量的当前流率D1和测量的当前进给压力P，可以评价喷嘴的当前剖面S。
因此可以估计剖面S随时间推移的变化以及喷嘴的磨损状态。
此外，已知该当前流动剖面S和所需理论冲击力Fth(所需冲击力由程序员根据待移除的切屑剖面并且根据所加工的材料给定)，可以确定为了获得该所需理论冲击力Fth而应施加到喷嘴的一对压力和理论流率值(P，Q)。
一旦已在数据库中识别了用于流率Q的理论值，就可以根据Q设定第一流率设定点D。例如，可以使用关系D＝Q。
同样，根据从数据库B中获得的对(P，Q)中的压力值P，第一、第二和第三压力阈值Ps1、Ps2和Ps3在预定规则的应用中被设定。
然后，经由其马达M控制泵5，以使得流率D尽可能接近设定点D，并且将通过测量泵和喷嘴之间的当前压力P推导的估计当前压力Pestim与这些阈值Ps1、Ps2和Ps3中的每一个进行比较。
如果估计压力Pestim＜Ps1，则流率设定点D的值增加，从而能够获得接近所需名义力Fth的力F。
如果Pestim＜Ps2，则产生磨损喷嘴警报Alarm1。特别地，在图2的示例中，应用以下规则：
Ps2＝Ps1-40巴
如果Pestim＞Ps3，则产生堵塞喷嘴警报Alarm2。特别地，在图2的示例中，应用以下规则：
Ps3＝Ps1+40巴
优选地，为了确定当估计出口压力Pestim＜Ps1时需要施加到D的流体流率增加：
a)使用下列几项评价通过喷嘴的最小当前流体流动剖面S：
数据库B；和
当前流率D1的估计值和在喷嘴出口处的估计当前压力Pestim的估计值；并且然后
b)根据数据估计当前最小剖面S，使用数据库B来确定应由泵5提供的理想数值对P和Q，以便为射流产生大于预定最小冲击阈值的理论水平的冲击力Fth；并且然后
c)根据所述理想数值对的流率Q，将新的值给予第一流率设定点D。
理想地，利用取自数据库B的压力和流率的理想数值对(P，Q)确定第一预定压力阈值Ps1、第二预定压力阈值Ps2和第三预定压力阈值Ps3中的至少一个。
如上所述，假设泵具有恒定的缸体容量，则可以仅仅通过使用测量泵被驱动的速度的转速计来评价输送加工流体的流率D1。
在特定实施例中，可以通过测量参数Pw来估计来自喷嘴的出口压力Pestim，该参数Pw表示为了以恒定流率D1向喷嘴进料而由泵消耗的机械功率。
借助于由泵消耗的机械功率和恒定流率来估计流体出口压力Pestim提供了使用压力传感器直接测量压力的备选方案。这使其可以避免由于在泵和喷嘴之间安装压力传感器而产生压头损失。
在实践中，还可以同时借助于安装在泵与喷嘴之间的压力传感器C和通过测量与马达的旋转速度相关的由马达消耗的电功率来估计压力。
当希望检测用于产生堵塞喷嘴警报Alarm2的压力增加时，根据由马达消耗的功率估计喷嘴出口压力Pestim是尤其有利的。通过使用(由马达或由泵)消耗的功率和来自泵的流率的测量值可以比通过直接测量压力更快地检测压力的增加。此外，为了在检测冷却已停止中获得冗余，下列的组合可以是有利的：
经由与流率相关的功耗来估计压力；和
借助于传感器直接测量压力。
在图1的示例中，马达M为电动马达，并且表示由泵消耗的机械功率Pw的参数为由马达消耗的电功率Pw。
通过观察消耗的电功率Pw来评价流体出口压力可以或者用来避免使用压力测量传感器C(这是特别节约成本的)或者在通过使用传感器C测量中提供冗余。
在一个优选实施方式中，对于适合进行每一种都产生其自有最大切削力的各种类型的加工操作的机床，进行设置以在从最小设定点值到最大设定点值的设定点值范围中选择第一流率设定点D，该范围包括在最小设定点值和最大设定点值之间的多个不同的值。在该实施方式中，根据所进行的加工操作的类型选择第一流率设定点D的特定值。
该实施方式使其可以根据所进行的加工操作的类型从多个值中选择第一流率设定点。这用来根据待破碎的切屑的类型调节射流的力的水平F。因而，可以将射流的冲击力限制为刚好足够的力，从而减少喷嘴的磨损和冷却装置的磨损。
为了使得压力设定点能够适合加工操作的类型，润滑方法包括产生加工程序的步骤。该加工程序包括用于实现各种类型的加工操作的命令和表示用于与至少一些类型的加工操作相关的第一流率设定点D的值的参数。
通常，用于实现一些特定类型的加工操作的命令是组合下列几项的命令：
沿着给定行进路径移动刀具的顺序；
用于确定刀具沿着所述路径的行进速度的顺序；和
表示在该加工操作期间将赋予第一流率设定点的值的数据。
表示将赋予第一流率设定点D的值的该数据可以压力P的形式或在喷嘴出口处所需的流体冲击力Fth的形式表达。
因此，在编程时，程序员可选择流体射流将在喷嘴出口处产生的冲击力F，并且可以在程序中将该值与所需加工操作相关联。在该实施方式中，机床包括处理器，该处理器适合控制刀具的移动并根据加工程序控制冷却装置。该处理器适合根据下列几项确定第一流率设定点D和第一压力阈值Ps1：
表示在加工操作期间将赋予第一流率设定点的值的程序数据(F或D)；和
喷嘴的物理特性，至少包括喷嘴的当前流动剖面S。
在将刀座8、刀具2和适当的喷嘴6安装在冷却装置1上之后，操作员在连接到处理器的存储器中输入当前流动剖面S。
处理器接着实施本发明的方法并计算各种第一流率设定点D和各种第一冷却压力阈值以应用于每一个编程的加工操作。
处理器也可使用本发明的方法对喷嘴进行测试，以便估计喷嘴的当前流动剖面S。然后，处理器可根据已估计的流动剖面S计算第一流率设定点和第一冷却压力阈值。
本发明的实施方式由下列示例举例说明：
希望使用具有1.7mm的直径、即流动剖面S＝π×1.72/4平方毫米(mm2)的喷嘴在切屑上产生52N的力；
然后参考如图3所示的数据库B的摘录以便发现：为了使用具有1.7mm的直径的喷嘴产生这样的52N的力，有必要以19.9L/min的流率Q为喷嘴产生230巴的进给压力P；
然后，将流率设定点D设为19.9L/min(在该示例中，恒定的流率设定点D等于由数据库B提供的数值对(P，Q)中的流率值Q：即D＝Q)，并且将第一压力阈值Ps1设为230巴(Ps1被选择为等于由数据库B提供的数值对中的压力值P：即如数据库提供的Ps1＝P)；
从数据库B知道，对于具有1.7mm的直径的喷嘴和下列数值对：Q＝19.9L/min和P＝230巴，驱动泵的电动马达理论上应具有8.5kW的电功率Pw；
在以恒定流率D1＝D冷却一段时间之后，即在流率设定点D保持恒定的同时冷却之后，发现恒定的流率仍然为约19.9L/min，而压力则变为180巴；
然后，利用数据库B推断，对于180巴的压力和约19.9L/min的流率，对应喷嘴的直径应为1.8mm(对于Dia＝1.8mm的喷嘴直径和180巴的压力，发现数据流率Q＝19.71L/min，该值接近19.9L/min)；并且从数据库推断，在磨损的影响之下，喷嘴的流动剖面从1.7mm的直径变为1.8mm的直径；
由于仍然希望在喷嘴出口处产生52N的力，再次使用数据库B计算为了在使用具有1.8mm的直径的喷嘴的同时获得Fth＝52N而应当产生的新的一对流率和压力值(Q，P)；对于52N和1.8mm的喷嘴，数据库中最接近的值为Fth＝51.2N，该值对应于下列压力和流率值对：P＝200巴和Q＝20.8L/min；为了用1.8mm的喷嘴获得这对值而需要产生的新理论电功率为Pw＝7.7kW，而不是对于1.7mm喷嘴需要产生的功率8.5kW；并且
确定新的流率设定点D＝Q＝20.8L/min和新的第一预定压力阈值Ps1＝200巴(Ps1＝来自数据库B的值)，并且设定下列值：
Ps2＝Ps1-40巴＝160巴
和
Ps3＝Ps1+40巴＝240巴
然后，调节马达，以使得泵以尽可能接近新设定点D＝Q的流率D1输送流体。观察管路中的当前压力P(使用压力传感器的压力测量值和/或通过测量与该流率相关的马达的功耗来观察)。
如果压力降至低于160巴的预定阈值Ps1，则产生磨损喷嘴警报Alarm1。在这样的情况下经由安装在泵和喷嘴之间的压力传感器监测当前压力的下降。
如果当前压力超出240巴的阈值，则产生堵塞喷嘴警报Alarm2。
在该示例中，基于下列相关性监测压力增加：
驱动泵的马达的功耗；和
当前流率D1。
因此，通过本发明的方法，可以调节对切屑的冲击力F以匹配正在进行的加工操作，同时考虑喷嘴的当前流动剖面。因此，该方法降低了机床停机和冷却装置故障的风险。
应当注意，本发明的方法可用于冷却进行诸如铣削的加工操作的切削刀具，并且也可在去毛刺操作期间使用。
Claims (10)
1.一种控制用于冷却切削刀具(2)的冷却装置(1)的方法，所述切削刀具(2)用于装配有所述切削刀具(2)的机床(3)，所述冷却装置(1)包括：
加工流体的源(4)；
泵(5)，所述泵(5)连接到所述源(4)；
驱动马达(M)，所述驱动马达(M)用于驱动所述泵(5)；
冷却喷嘴(6)，所述冷却喷嘴(6)用于冷却所述刀具；和
至少一个加工流体输送管道(7)，所述至少一个加工流体输送管道(7)将所述泵(5)连接到所述喷嘴的入口(6a)；
所述方法包括下列步骤：
以这样的方式控制所述马达(M)以驱动所述泵(5)，即，所述泵(5)以恒定的流率(D1)为所述喷嘴(6)进给加工流体，所述流率等于第一流率设定点(D)；
测量表示来自所述喷嘴(6)的流体出口压力的参数(P)；以及
将从所述参数(P)估计的估计出口压力(Pestim)与第一预定压力阈值(Ps1)进行比较，并且控制所述马达(M)，以便在所述估计出口压力降至低于所述第一压力阈值(Ps1)时增加由所述泵(5)输送的所述流体流率(D1)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：将从所述参数估计的所述出口压力(Pestim)与第二预定压力阈值(Ps2)进行比较，并且在所述估计出口压力(Pestim)降至低于所述第二预定压力阈值(Ps2)时产生磨损喷嘴警报(Alarm1)。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：将从所述参数(P)估计的所述出口压力(Pestim)与第三预定压力阈值(Ps3)进行比较，并且在所述估计出口压力(Pestim)降至低于所述第三预定压力阈值(Ps3)时产生堵塞喷嘴警报(Alarm2)。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括从数据库(B)确定所述第一流率设定点(D)的步骤，对于多个给定的喷嘴流动剖面(S)，所述数据库(B)包含用于冷却流体的压力和流率的数值对(P，Q)，所述数值对于在所述喷嘴(6)的所述出口处产生给定理论水平的流体射流冲击力(Fth)是必需的。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述数据库(B)为在所述切削刀具冷却装置(1)的连续测试期间产生的数据库，所述数据库(B)包括多个所述冷却流体流率的测量值(Q)，并且对于所述数据库中的每个测量的流率值(Q)，所述数据库包括相关的喷嘴流动剖面(S)和相关的测量压力值(P)。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，为了确定当所述估计出口压力(Pestim)降至低于所述第一压力阈值(Ps1)时应施加的流体流率(D)的增加，进行下列步骤：
a)利用下列几项评价通过所述喷嘴的当前最小流体流动剖面(S)：
所述数据库(B)；和
由所述泵(5)输送的流体的所述当前流率(D1)的估计值和所述当前流体出口压力(Pestim)；并且然后
b)根据以这样的方式评价的该当前最小流体流动剖面(S)，确定将由泵(5)输送的压力和流率的理想数值对(P，Q)，以便产生大于预定最小冲击阈值的理论流体射流冲击力水平(Fth)；并且然后
c)为所述第一流率设定点(D)赋予新值，所述新值根据所述理想对的所述流率值(Q)以这种方式确定。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，为了以这样的方式控制所述马达(M)使得所述泵(5)以恒定流率(D)为所述喷嘴(6)进给加工流体，确保所述泵为具有恒定缸体容量的泵，并且使用测量所述泵(5)在给定时间段内的循环次数的转速计和通过将所述泵的所述缸体容量乘以由所述转速计测量的循环次数来评价由所述泵实际输送的所述加工流体流率(D1)。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，为了评价来自所述喷嘴的所述流体的所述出口压力(Pestim)而测量的所述参数是表示为了以所述恒定流率(D)向所述喷嘴进给所述加工流体而由所述泵消耗的机械功率的参数(Pw)。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述马达(M)为电动马达，并且表示为了以所述恒定流率向所述喷嘴进给所述加工流体而由所述泵消耗的所述机械功率的参数是由所述马达消耗的电功率(Pw)的值。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述机床适合进行各种类型的加工操作，每种加工操作产生其自有的最大切削力，并且其中所述第一流率设定点(D)选自在从最小设定点值到最大设定点值的设定点值范围中，所述范围包括在所述最小设定点值和最大设定点值之间的多个不同的值，并且为所述第一流率设定点(D)选择的所述值根据正在进行的加工操作类型而选择。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1152424A FR2972952B1 (fr) | 2011-03-23 | 2011-03-23 | Procede de commande d'un dispositif d'arrosage pour machine d'usinage. |
| FR1152424 | 2011-03-23 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102689225A true CN102689225A (zh) | 2012-09-26 |
| CN102689225B CN102689225B (zh) | 2015-08-05 |
Family
ID=45771746
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201210096145.7A Expired - Fee Related CN102689225B (zh) | 2011-03-23 | 2012-03-22 | 控制用于机床的冷却装置的方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9008847B2 (zh) |
| EP (1) | EP2502700B1 (zh) |
| JP (1) | JP5519719B2 (zh) |
| CN (1) | CN102689225B (zh) |
| CA (1) | CA2771862C (zh) |
| FR (1) | FR2972952B1 (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108754387A (zh) * | 2018-06-19 | 2018-11-06 | 西安交通大学 | 一种耐高温低导热长寿命双层双模结构热障涂层及其制备工艺 |
| CN112672849A (zh) * | 2018-09-10 | 2021-04-16 | 发纳科美国公司 | 智能冷却剂泵 |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE202011052170U1 (de) * | 2011-12-02 | 2013-03-04 | Brinkmann Pumpen K.H. Brinkmann Gmbh & Co. Kg | Kühlmittelsystem für Werkzeugmaschinen |
| DE102013203670A1 (de) * | 2013-03-04 | 2014-09-04 | Index-Werke Gmbh & Co. Kg Hahn & Tessky | Werkzeugmaschine |
| WO2015040385A1 (en) * | 2013-09-20 | 2015-03-26 | Micromass Uk Limited | Automated cleanliness diagnostic for mass spectrometer |
| EP2960013A1 (de) * | 2014-06-25 | 2015-12-30 | HILTI Aktiengesellschaft | Vorzeitige Signalisierung der bevorstehenden Unterbrechung der Wasserversorgung durch eine Wasserversorgungsanlage |
| EP2960012A1 (de) * | 2014-06-25 | 2015-12-30 | HILTI Aktiengesellschaft | Automatische Regelung von Aggregaten einer Wasserversorgungsanlage |
| FR3031388B1 (fr) | 2015-01-05 | 2017-08-04 | Soc De Construction D’Equipement De Mecanisations Et De Machines Scemm | Systeme de detection d'une obtruction partielle ou totale d'au moins une canalisation interne d'un outil |
| JP6195421B2 (ja) * | 2015-04-08 | 2017-09-13 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 研削装置及び研削装置の製造方法 |
| US20200230770A1 (en) * | 2016-10-18 | 2020-07-23 | United Technologies Corporation | Feedback-controlled system for cyrogenically cooling machining tools |
| DE102017209822B4 (de) * | 2017-06-09 | 2020-04-16 | Mag Ias Gmbh | Verfahren zum Betreiben einer Werkzeugmaschine und Werkzeugmaschine |
| JP7358242B2 (ja) * | 2017-06-23 | 2023-10-10 | フロー インターナショナル コーポレイション | ウォータージェット切断システムの自律的変更 |
| JP6362751B1 (ja) * | 2017-09-15 | 2018-07-25 | 株式会社松浦機械製作所 | 切削油の供給方法 |
| US10807209B2 (en) * | 2018-03-09 | 2020-10-20 | Raytheon Technologies Corporation | Closed-loop fluid control to obtain efficient machining |
| US11612906B2 (en) * | 2020-12-04 | 2023-03-28 | Caterpillar Paving Products Inc. | Clogged nozzle detection |
| JP7022243B1 (ja) | 2021-06-29 | 2022-02-17 | Dmg森精機株式会社 | 工作機械のクーラント供給装置及び工作機械のクーラント供給方法 |
| JP7358023B1 (ja) | 2022-06-23 | 2023-10-10 | 油圧機工業有限会社 | ハイマンガン鋳鋼のネジ穴加工方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62130149A (ja) * | 1985-11-28 | 1987-06-12 | Okuma Mach Works Ltd | ク−ラント及びエアブロ−の管理機能を有する工作機械 |
| JPH0373249A (ja) * | 1989-08-11 | 1991-03-28 | Mitsui Seiki Kogyo Co Ltd | 切削油圧力チェック回路構造 |
| CN1119424A (zh) * | 1993-03-22 | 1996-03-27 | 沃尔·瓦尔 | 一种在切削加工过程中用于润滑和冷却切削刃和/或工件的方法和装置及其在锯床上的应用 |
| US20040118457A1 (en) * | 2002-12-23 | 2004-06-24 | Shinsuke Sugata | Method and apparatus for supplying process liquid for machine tool |
| CN101157185A (zh) * | 2007-11-13 | 2008-04-09 | 江苏科技大学 | 一种多参数优化的冷却切削工艺方法 |
| CN101797697A (zh) * | 2009-02-05 | 2010-08-11 | 嵩富机具厂有限公司 | 工具机旋转喷嘴装置及其控制方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5481260A (en) * | 1994-03-28 | 1996-01-02 | Nordson Corporation | Monitor for fluid dispensing system |
| US6874977B2 (en) * | 2002-02-04 | 2005-04-05 | Morrell Incorporated | High pressure coolant system |
| US6961637B2 (en) * | 2003-02-25 | 2005-11-01 | Ge Fanuc Automation Americas, Inc. | On demand adaptive control system |
| JP4333468B2 (ja) * | 2004-04-28 | 2009-09-16 | 株式会社ジェイテクト | 研削盤およびクーラント供給方法 |
| US9360017B2 (en) * | 2009-01-23 | 2016-06-07 | Grundfos Pumps Corporation | Pump assembly having an integrated user interface |
-
2011
- 2011-03-23 FR FR1152424A patent/FR2972952B1/fr active Active
-
2012
- 2012-03-08 EP EP20120158675 patent/EP2502700B1/fr active Active
- 2012-03-15 CA CA2771862A patent/CA2771862C/fr active Active
- 2012-03-21 US US13/426,278 patent/US9008847B2/en active Active
- 2012-03-22 JP JP2012065601A patent/JP5519719B2/ja active Active
- 2012-03-22 CN CN201210096145.7A patent/CN102689225B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62130149A (ja) * | 1985-11-28 | 1987-06-12 | Okuma Mach Works Ltd | ク−ラント及びエアブロ−の管理機能を有する工作機械 |
| JPH0373249A (ja) * | 1989-08-11 | 1991-03-28 | Mitsui Seiki Kogyo Co Ltd | 切削油圧力チェック回路構造 |
| CN1119424A (zh) * | 1993-03-22 | 1996-03-27 | 沃尔·瓦尔 | 一种在切削加工过程中用于润滑和冷却切削刃和/或工件的方法和装置及其在锯床上的应用 |
| US20040118457A1 (en) * | 2002-12-23 | 2004-06-24 | Shinsuke Sugata | Method and apparatus for supplying process liquid for machine tool |
| CN101157185A (zh) * | 2007-11-13 | 2008-04-09 | 江苏科技大学 | 一种多参数优化的冷却切削工艺方法 |
| CN101797697A (zh) * | 2009-02-05 | 2010-08-11 | 嵩富机具厂有限公司 | 工具机旋转喷嘴装置及其控制方法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108754387A (zh) * | 2018-06-19 | 2018-11-06 | 西安交通大学 | 一种耐高温低导热长寿命双层双模结构热障涂层及其制备工艺 |
| CN108754387B (zh) * | 2018-06-19 | 2020-10-27 | 西安交通大学 | 一种耐高温低导热长寿命双层双模结构热障涂层及其制备工艺 |
| CN112672849A (zh) * | 2018-09-10 | 2021-04-16 | 发纳科美国公司 | 智能冷却剂泵 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP2502700B1 (fr) | 2013-07-24 |
| CA2771862C (fr) | 2013-09-24 |
| CA2771862A1 (fr) | 2012-09-23 |
| US9008847B2 (en) | 2015-04-14 |
| US20120245742A1 (en) | 2012-09-27 |
| EP2502700A1 (fr) | 2012-09-26 |
| FR2972952A1 (fr) | 2012-09-28 |
| CN102689225B (zh) | 2015-08-05 |
| JP2012200862A (ja) | 2012-10-22 |
| FR2972952B1 (fr) | 2013-05-10 |
| JP5519719B2 (ja) | 2014-06-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102689225A (zh) | 控制用于机床的冷却装置的方法 | |
| CN1643220B (zh) | 用于优化道路铣削机中切削过程的方法及所述铣削机 | |
| US9566681B2 (en) | Coolant supply device and supply method | |
| US8568198B2 (en) | Active coolant flow control for machining processes | |
| US11273531B2 (en) | Smart coolant pump | |
| US20140196273A1 (en) | System and method for dispensing a minimum quantity of cutting fluid | |
| JP6424582B2 (ja) | 切削加工装置および切削加工方法 | |
| US10906148B2 (en) | Microlubrication system | |
| CN105041876A (zh) | 轴承的润滑系统以及轴承和润滑轴承的方法 | |
| JP2009006447A5 (zh) | ||
| KR101958569B1 (ko) | 펌핑 시스템의 목표 이송 용량을 구하기 위한 방법 | |
| US20130092661A1 (en) | Wire electrical discharge machine that adjusts flow rate of working fluid based on machining state | |
| CN101573508B (zh) | 用于喷洒设备的监控方法及实施该方法的监控装置 | |
| CN116533059B (zh) | 一种数控机床供油系统 | |
| EP2898973A2 (en) | Working fluid supply control apparatus for a wire electric discharge machine | |
| CN103939589A (zh) | 一种截割减速机的保护系统及方法和掘进机 | |
| CN205731439U (zh) | 破碎机主轴系统及破碎机 | |
| KR20110071380A (ko) | 쿨런트 분사 압력 제어 장치 | |
| CN218065458U (zh) | 供水系统和采矿设备 | |
| JP7445589B2 (ja) | 潤滑油供給装置 | |
| KR20180036480A (ko) | 절삭유량 자동 조절 장치 및 방법 | |
| JP2023048364A (ja) | 高圧流体加工装置および高圧流体加工装置の健全性診断方法 | |
| CN116658790A (zh) | 一种油气润滑自适应系统及其工作方法 | |
| JP2016136013A (ja) | 回転機械システム | |
| US20180318977A1 (en) | Adaptive cooling control system and method for axial system of machining center |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20150805 |