CN104647137B - 数控落地镗铣床钢丝绳弯折寿命监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明的数控落地镗铣床钢丝绳弯折寿命监测方法，包括：a).将钢丝绳划分为个单独统计弯折次数的分区；b).发生弯折的判定；c).钢丝绳弯折位置的反映；d).第一定滑轮上发生弯折分区的统计；e).第二定滑轮上发生弯折分区的统计；f).总弯折次数统计和判断。本发明所提出一种对数控落地镗所用钢丝绳进行弯折寿命监测的技术，它对钢丝绳全长范围内的弯折次数进行实时地记录和累计计算，可显示弯折次数沿钢丝绳全长的分布情况，最大弯折次数接近和达到理论极限值时发出报警信息，实现了钢丝绳弯折寿命的实时监测，提高了落地镗产品整体安全性，并为钢丝绳的选用和维护提供了准确、可靠的数据依据。

Description

数控落地镗铣床钢丝绳弯折寿命监测方法

技术领域

本发明涉及一种数控落地镗铣床钢丝绳弯折寿命监测方法，更具体的说，尤其涉及一种可有效地统计出钢丝绳每个分段的弯折次数的数控落地镗铣床钢丝绳弯折寿命监测方法。

背景技术

数控落地镗铣床（通常简称为落地镗）以重锤加滑轮、钢丝绳的形式实现主轴箱的重量平衡，钢丝绳是这一平衡系统中重要的一环。钢丝绳在机床工作过程中频繁地发生弯折，长期承受交变载荷的作用，最终将因疲劳破坏导致钢丝绳失效。钢丝绳的理论疲劳寿命一般是以弯折次数来表示的，以往由于无法对钢丝绳的弯折次数进行准确统计，使得钢丝绳的选用和维护缺乏准确、可靠数据的支撑，易出现钢丝绳超期服役或过早更换的情况。

发明内容

本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种数控落地镗铣床钢丝绳弯折寿命监测方法。

本发明的数控落地镗铣床钢丝绳弯折寿命监测方法，数控落地镗铣床的主轴箱通过钢丝绳与重锤相连接，以实现配重作用；钢丝绳绕过位于同一高度的第一定滑轮和第二定滑轮，主轴箱上设置有刀具以及驱使其沿Y轴方向运动的驱动装置；

其特征在于，所述钢丝绳弯折寿命监测方法通过以下步骤来实现：a).钢丝绳分区，当主轴箱处于最低点时，由钢丝绳与第一定滑轮相接触的位置开始，对钢丝绳依次进行分区，将钢丝绳划分为个单独统计弯折次数的分区，个分区依次记为、、…、、…、，为第个分区，；b).发生弯折的判定，钢丝绳在滑轮上形状发生改变的分界点称为弯折点，钢丝绳上的分区每进入一次弯折点所包含的区域，则记分区发生了一次弯折；c).钢丝绳弯折位置的反映，主轴箱处于最低点时，Y轴坐标记为0，因此通过数控落地镗铣床的Y轴坐标来准确反映钢丝绳分区在第一定滑轮和第二定滑轮的位置；d).第一定滑轮上发生弯折分区的统计，在主轴箱完成一次沿Y轴方向的运动后，通过Y轴运动的起点坐标和终点坐标，判断出钢丝绳在第一定滑轮上发生弯折的分区以及弯折的次数，并将每个分区的弯折次数进行累加，记为分区在第一定滑轮上发生弯折的累加次数；执行步骤e)；e).第二定滑轮上发生弯折分区的统计，采用与步骤d)中相同的方法，判断出钢丝绳在第二定滑轮上发生弯折的分区以及弯折的次数，并将每个分区的弯折次数进行累加，记为分区在第一定滑轮上发生弯折的累加次数；执行步骤f)；f).总弯折次数统计和判断，将步骤d)中钢丝绳分区在第一定滑轮上的累加次数，与将步骤d)中钢丝绳分区在第二定滑轮上的累加次数相加，并判断相加后的总弯折次数是否超过了钢丝绳的最大弯折次数，如果没有超过，则执行步骤d)；如果超过最大弯折次数，则发出报警提示，以便提醒工作人员更换钢丝绳，确保设备安全运行。

本发明的数控落地镗铣床钢丝绳弯折寿命监测方法，重锤与第一定滑轮之间的钢丝绳处于竖直状态，主轴箱与第二定滑轮之间的钢丝绳处于竖直状态，第一定滑轮与第二定滑轮的直径尺寸相等；步骤a)中钢丝绳的每个分区的长度均等于第一定滑轮周长的四分之一。

本发明的数控落地镗铣床钢丝绳弯折寿命监测方法，步骤d)中第一定滑轮上发生弯折的分区通过以下矩阵进行统计：

其中，为钢丝绳的分区的起始点的坐标值；

步骤e)中第二定滑轮上发生弯折的分区通过以下矩阵进行统计：

步骤f)中通过如下公式计算钢丝绳上每个分区的总弯折次数：

+=

其中，=+，、、…、、分别为钢丝绳上第一个分区至第个分区总的弯折次数。

本发明的有益效果是：本发明的数控镗铣床的钢丝绳弯折寿命监测方法，首先对参与弯折的钢丝绳区域进行分区，并依据主轴箱沿Y轴的运动坐标来获知每个分区在第一定滑轮和第二定滑轮上的弯折情况；在主轴箱运动结束后，通过对每个分区在两个定滑轮上的弯折次数统计，获知钢丝绳每个分区的累积弯折次数，当某个分区弯折次数达到设定的最大弯折次数时，则发出报警信息，以提醒工作人员更换钢丝绳或采取相应措施，保证了设备的安全运行。与以往的单纯依靠钢丝绳的依靠时间来判断钢丝绳是否达到使用期限相比，更加符合理论要求，既不会使用理论寿命已尽的钢丝绳，也不会淘汰理论寿命还未终结的钢丝绳。

本发明所提出一种对数控落地镗所用钢丝绳进行弯折寿命监测的技术，它对钢丝绳全长范围内的弯折次数进行实时地记录和累计计算，可显示弯折次数沿钢丝绳全长的分布情况，最大弯折次数接近和达到理论极限值时发出报警信息，实现了钢丝绳弯折寿命的实时监测，提高了落地镗产品整体安全性，并为钢丝绳的选用和维护提供了准确、可靠的数据依据。

附图说明

图1为数控镗铣床中主轴箱经钢丝绳、定滑轮和重锤进行配重的结构原理图；

图2为本发明中依据主轴箱沿Y轴的运动对钢丝绳进行分区的原理图。

图中：1主轴箱，2重锤，3第一定滑轮，4第二定滑轮，5钢丝绳。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，给出了数控镗铣床中主轴箱经钢丝绳、定滑轮和重锤进行配重的结构原理图，所示钢丝绳5的一端与主轴箱1相固定，另一端绕过第一定滑轮3和第二定滑轮4之后与重锤2相固定，主轴箱1上设置有刀具以及驱使其沿Y轴方向运动的驱动装置，重锤2实现对主轴箱1的配重，以便在驱动装置的作用下便于驱使其沿Y轴方向运动。

在数控镗铣床工作的过程中，主轴箱1会沿Y轴上下运动，使得钢丝绳5在第一定滑轮3和第二定滑轮4上发生弯折，随着弯折次数的增加，最终将因疲劳破坏导致钢丝绳失效。但现有判断钢丝绳寿命的方法一般是通过钢丝绳的使用时间长短来判断的，如使用寿命为多少年或多个个月。由于主轴箱1每次沿Y轴运动的过程中，钢丝绳5发生弯折的区域是不同的，因此长期下来，钢丝绳5每处所发生弯折的次数也不尽相同，因此现有的钢丝绳寿命判断方法是不合理的。

本发明的数控镗铣床的钢丝绳弯折寿命监测方法通过以下步骤来实现：

a).钢丝绳分区，当主轴箱处于最低点时，由钢丝绳与第一定滑轮相接触的位置开始，对钢丝绳依次进行分区，将钢丝绳划分为个单独统计弯折次数的分区，个分区依次记为、、…、、…、，为第个分区，；

如图2所示，给出了本发明中依据主轴箱沿Y轴的运动对钢丝绳进行分区的原理图，作为一种较佳的分区形式，钢丝绳的每个分区的长度均等于第一定滑轮周长的四分之一。

b).发生弯折的判定，钢丝绳在滑轮上形状发生改变的分界点称为弯折点，钢丝绳上的分区每进入一次弯折点所包含的区域，则记分区发生了一次弯折；

c).钢丝绳弯折位置的反映，主轴箱处于最低点时，Y轴坐标记为0，因此通过数控落地镗铣床的Y轴坐标来准确反映钢丝绳分区在第一定滑轮和第二定滑轮的位置；

对于钢丝绳5上的分区来说，如果将每个分区的位置与镗铣床的Y轴坐标对应起来，则可建立如表1所示的对应关系：

表 1

分区号	始点坐标	终点坐标
...	...	...

其中，、分别为钢丝绳上分区的始点坐标和终点坐标；可知：=。

d).第一定滑轮上发生弯折分区的统计，在主轴箱完成一次沿Y轴方向的运动后，通过Y轴运动的起点坐标和终点坐标，判断出钢丝绳在第一定滑轮上发生弯折的分区以及弯折的次数，并将每个分区的弯折次数进行累加，记为分区在第一定滑轮上发生弯折的累加次数；执行步骤e)；

该步骤中，第一定滑轮上发生弯折的分区通过以下矩阵进行统计：

其中，为钢丝绳的分区的起始点的坐标值；

e).第二定滑轮上发生弯折分区的统计，采用与步骤d)中相同的方法，判断出钢丝绳在第二定滑轮上发生弯折的分区以及弯折的次数，并将每个分区的弯折次数进行累加，记为分区在第一定滑轮上发生弯折的累加次数；执行步骤f)；

该步骤中，第二定滑轮上发生弯折的分区通过以下矩阵进行统计：

f).总弯折次数统计和判断，将步骤d)中钢丝绳分区在第一定滑轮上的累加次数，与将步骤d)中钢丝绳分区在第二定滑轮上的累加次数相加，并判断相加后的总弯折次数是否超过了钢丝绳的最大弯折次数，如果没有超过，则执行步骤d)；如果超过最大弯折次数，则发出报警提示，以便提醒工作人员更换钢丝绳，确保设备安全运行。

该步骤中，通过如下公式计算钢丝绳上每个分区的总弯折次数：

+=

其中，=+，、、…、、分别为钢丝绳上第一个分区至第个分区总的弯折次数。

Claims (3)

1.一种数控落地镗铣床钢丝绳弯折寿命监测方法，数控落地镗铣床的主轴箱(1)通过钢丝绳(5)与重锤(2)相连接，以实现配重作用；钢丝绳绕过位于同一高度的第一定滑轮(3)和第二定滑轮(4)，主轴箱上设置有刀具以及驱使其沿Y轴方向运动的驱动装置；

其特征在于，所述钢丝绳弯折寿命监测方法通过以下步骤来实现：

a).钢丝绳分区，当主轴箱处于最低点时，由钢丝绳与第一定滑轮相接触的位置开始，对钢丝绳进行分区，将钢丝绳划分为n个单独统计弯折次数的分区，n个分区依次记为A₁、A₂、…、A_i、…、A_n，A_i为第i个分区，1≤i≤n；

b).发生弯折的判定，钢丝绳在滑轮上形状发生改变的分界点称为弯折点，钢丝绳上的分区A_i每进入一次弯折点所包含的区域，则记分区A_i发生了一次弯折；

c).钢丝绳弯折位置的反映，主轴箱处于最低点时，Y轴坐标记为0，因此通过数控落地镗铣床的Y轴坐标来准确反映钢丝绳分区在第一定滑轮和第二定滑轮的位置；

d).第一定滑轮上发生弯折分区的统计，在主轴箱完成一次沿Y轴方向的运动后，通过Y轴运动的起点坐标和终点坐标，判断出钢丝绳在第一定滑轮上发生弯折的分区以及弯折的次数，并将每个分区的弯折次数进行累加，记C_{i_1}为分区A_i在第一定滑轮上发生弯折的累加次数；执行步骤e)；

e).第二定滑轮上发生弯折分区的统计，采用与步骤d)中相同的方法，判断出钢丝绳在第二定滑轮上发生弯折的分区以及弯折的次数，并将每个分区的弯折次数进行累加，记C_{i_2}为分区A_i在第一定滑轮上发生弯折的累加次数；执行步骤f)；

f).总弯折次数统计和判断，将步骤d)中钢丝绳分区A_i在第一定滑轮上的累加次数C_{i_1}，与将步骤d)中钢丝绳分区A_i在第二定滑轮上的累加次数C_{i_2}相加，并判断相加后的总弯折次数是否超过了钢丝绳的最大弯折次数，如果没有超过，则执行步骤d)；如果超过最大弯折次数，则发出报警提示，以便提醒工作人员更换钢丝绳，确保设备安全运行。

2.根据权利要求1所述的数控落地镗铣床钢丝绳弯折寿命监测方法，其特征在于：重锤(2)与第一定滑轮(3)之间的钢丝绳处于竖直状态，主轴箱(1)与第二定滑轮(4)之间的钢丝绳处于竖直状态，第一定滑轮与第二定滑轮的直径尺寸相等；步骤a)中钢丝绳的每个分区A_i的长度均等于第一定滑轮周长的四分之一。

3.根据权利要求1或2所述的数控落地镗铣床钢丝绳弯折寿命监测方法，其特征在于：步骤d)中第一定滑轮上发生弯折的分区通过以下矩阵进行统计：

$\left\{\begin{array}{ccc}{A}_1,& P_1,& C_{1\_1}\\ A_2,& P_2,& C_{2\_1}\\ & ...& \\ A_i,& P_i,& C_{i\_1}\\ & ...& \\ A_n,& P_1,& C_{1\_1}\end{array}\right\}$

其中，P_i为钢丝绳的分区A_i的起始点的坐标值；

步骤e)中第二定滑轮上发生弯折的分区通过以下矩阵进行统计：

$\left\{\begin{array}{ccc}{A}_1,& P_1,& C_{1\_2}\\ A_2,& P_2,& C_{2\_2}\\ & ...& \\ A_i,& P_i,& C_{i\_2}\\ & ...& \\ A_n,& P_1,& C_{1\_2}\end{array}\right\}$

步骤f)中通过如下公式计算钢丝绳上每个分区的总弯折次数：

$\left\{\begin{array}{ccc}{A}_1,& P_1,& C_{1\_1}\\ A_2,& P_2,& C_{2\_1}\\ & ...& \\ A_i,& P_i,& C_{i\_1}\\ & ...& \\ A_n,& P_1,& C_{1\_1}\end{array}\right\}+\left\{\begin{array}{ccc}{A}_1,& P_1,& C_{1\_2}\\ A_2,& P_2,& C_{2\_2}\\ & ...& \\ A_i,& P_i,& C_{i\_2}\\ & ...& \\ A_n,& P_1,& C_{1\_2}\end{array}\right\}=\left\{\begin{array}{ccc}{A}_1,& P_1,& C_1\\ A_2,& P_2,& C_2\\ & ...& \\ A_i,& P_i,& C_i\\ & ...& \\ A_n,& P_1,& C_1\end{array}\right\}$

其中，C_i＝C_{i_1}+C_{i_2}，C₁、C₂、…、C_i、C_n分别为钢丝绳上第一个分区至第n个分区总的弯折次数。