CN109202142A - 一种插铣刀智能控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种插铣刀智能控制方法，它涉及一种控制方法，具体涉及一种插铣刀智能控制方法。本发明为了解决现有插铣刀具加工过程中减振降温控制方法操作繁琐、通用性差、对环境有污染、温度测量不准确、降温过程单一、没有共同考虑温度和振动的问题。本发明的步骤为：安装插铣刀；加速度传感器、一号位移传感器、二号位移传感器、三号位移传感器、四号位移传感器、五号位移传感器将检测到的加速度信号和位移信号传送给振动信号控制器，振动信号控制器根据加速度信号和位移信号向电流控制器发出指令，电流控制器通过调节一号电磁铁、二号电磁铁、三号电磁铁、四号电磁铁、五号电磁铁内的电流。本发明属于机械加工领域。

Description

一种插铣刀智能控制方法
技术领域
本发明涉及一种控制方法，具体涉及一种插铣刀智能控制方法，属于机械加工领域。
背景技术
插铣加工作为现在机械加工中的主流铣削方式，具有去除金属效率高、加工质量高等优点，被广泛应用，但是对于加工发电式水轮机水斗根部时，需要采用细长形状的刀杆，刀杆的长径比增大必然会产生明显的颤振，难以实现高精度加工，且在水斗的加工时，金属的去除量并不是恒定不变的，必然导致刀杆的振动频率不断的发生变化，因此需要一种能够根据不同切削参数自动进行调节的智能刀杆；对于高速加工时，刀具的温度会急剧增加，影响工件加工质量，目前主要采用的是从刀杆外部往刀片上喷洒冷却液，且自动化程度低，因此需要一种能够从刀体内部实现智能化输送冷却液，使冷却液喷洒到刀片上。
目前，广泛被应用的智能刀杆控制方法存在下列问题：
1.操作繁琐，很难达到预期的减振效果即当给定切削参数和材料后，需要对刀杆进行预车测试，传统刀杆需要多次试验才能找到理想的减振效果；
2.智能刀杆通用性差即只能应用于某种特定条件下，当条件改变后减振效果下降
3.传统智能减振刀杆减振阻尼件大多含有阻尼油，需要刀杆具有良好的密封特性，对环境污染大；
4.温度测量不准确；传统温度测量方法主要是在刀杆外部通过红外线进行测量刀片或者工件的温度，该测量方式在测量时会受到切屑的影响(测量过程中可能测量到切屑的温度，切屑温度比刀片温度高很多；
5.降温过程单一，无法智能选择冷却；
6.对于高速切削时，只考虑了温度对精度的影响而没有考虑振动的影响，导致加工精度提高的不明显。
发明内容
本发明为解决现有插铣刀具加工过程中减振降温控制方法操作繁琐、通用性差、对环境有污染、温度测量不准确、降温过程单一、没有共同考虑温度和振动的问题，进而提出一种插铣刀智能控制方法。
本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明所述方法的具体步骤如下：
步骤一、安装插铣刀；插铣刀包括刀头、刀头座、刀体和刀尾座，刀头通过刀头座固定安装在刀体的前端，刀尾座固定安装在刀体的后端；插铣刀还包括加速度传感器、套筒、支撑板、减震橡胶、振动信号控制器、电磁铁及位移传感器组件、永磁铁质量块和连接杆；刀体内由前至后依次设有第一型腔、第二型腔、第三型腔，加速度传感器固定安装在刀头座的一端，质量块设置在第一型腔内的中部，永磁铁套装在质量块上，所述电磁铁及位移传感器组件设置在第一型腔内，套筒和支撑板由前至后依次设置在第二型腔内，减振橡胶设置在第三型腔内，连接杆的前端与质量块的后端面连接，连接杆的后端由前至后依次穿过套筒、支撑板、减振橡胶，振动信号控制器固定安装在第三型腔的后端面上，加速度传感器的信号输出端与振动信号控制器的信号输入端连接，振动信号控制器的输出端与所述电磁铁及位移传感器组件的输入端连接；所述电磁铁及位移传感器组件包括一号电磁铁、二号电磁铁、三号电磁铁、四号电磁铁、五号电磁铁、一号位移传感器、二号位移传感器、三号位移传感器、四号位移传感器、五号位移传感器和电流控制器；一号电磁铁、一号位移传感器由前至后依次设置在第一型腔内的前端面，且一号电磁铁和一号位移传感器位于加速度传感器与永磁铁前端面之间，二号电磁铁、三号电磁铁、四号电磁铁、五号电磁铁沿圆周方向依次设置组成电磁铁环，所述永磁铁设置在所述电磁铁环内，二号位移传感器固定安装在二号电磁铁的内侧面上，三号位移传感器固定安装在三号电磁铁的内侧面上，四号位移传感器固定安装在四号电磁铁的内侧面上，五号位移传感器固定安装在五号电磁铁的内侧面上；一号位移传感器、二号位移传感器、三号位移传感器、四号位移传感器、五号位移传感器的信号输出端均与振动信号控制器信号输入端连接，振动信号控制器的输出端与所述电流控制器的输入端连接，所述电流控制器的电流输出端与一号电磁铁、二号电磁铁、三号电磁铁、四号电磁铁、五号电磁铁的电流输入端连接；一号电磁铁、二号电磁铁、三号电磁铁、四号电磁铁、五号电磁铁均是由铁芯、绕线、外壳由内至外依次套装组成，绕线与所述电流控制器的电流输出端连接；橡胶圈套装在连接杆上，且橡胶圈位于支撑板内壁与连接杆外壁之间；冷却液通道由前至后依次贯穿刀头、刀头座、刀体、刀尾座，且冷却液通道的末端与刀尾座后端的连接口连通；温度传感器固定安装在刀头上，温度信号控制器固定安装在刀头的前端面内，温度传感器的信号输出端与温度信号控制器的信号输入端连接，温度信号控制器通过无线信号发射器与冷却液控制器的无线信号接收器连接；
步骤二、加速度传感器、一号位移传感器、二号位移传感器、三号位移传感器、四号位移传感器、五号位移传感器将检测到的加速度信号和位移信号传送给振动信号控制器，振动信号控制器根据加速度信号和位移信号向电流控制器发出指令，电流控制器通过调节一号电磁铁、二号电磁铁、三号电磁铁、四号电磁铁、五号电磁铁内的电流，实现对一号电磁铁、二号电磁铁、三号电磁铁、四号电磁铁、五号电磁铁内与永磁铁之间排斥力的调控；
步骤三、温度传感器将监测到的刀头的温度信号传输给温度信号控制器，温度信号控制器根据温度信号通过冷却液控制器向刀头喷射冷却液。
进一步的，在插铣刀自身发生振动时，步骤二中的控制过程为：
当质量块沿Z正向振动时，一号位移传感器检测质量块与一号电磁铁的距离，在距离S+1＜a时，S+1表示当前质量块与一号电磁铁的距离，a表示预设值，即振动信号控制器中提前设定的质量块与电磁铁的定值距离，振动信号控制器控制电流控制器使电流增大，使一号电磁铁的排斥力增加，进而使质量块远离一号电磁铁，此时二号电磁铁、三号电磁铁、四号电磁铁、五号电磁铁保持不变；
同理，当质量块沿X正向、Y正向、Z负向、X负向、Y负向振动时，一号位移传感器、二号位移传感器、三号位移传感器、四号位移传感器、五号位移传感器将位移信号传输给振动信号控制器，振动信号控制器根据所接收到的位移信号向电流控制器发出指令，电流控制器根据指令调控一号电磁铁、二号电磁铁、三号电磁铁、四号电磁铁、五号电磁铁内电流，进而实现调控一号电磁铁、二号电磁铁、三号电磁铁、四号电磁铁、五号电磁铁与永磁铁之间的排斥力；即当质量块24距离某电磁铁距离S＜a时，相应电磁铁得电，排斥力增大；当质量块同时距离两块电磁铁距离S1，S2都小于a时，该两块电磁铁同时得电，排斥力增大；
当质量块沿Z负向振动时，此时质量块会带动连接杆和减振橡胶沿Z负向运动，由于第三型腔是到圆锥形，在减振橡胶沿Z负向运动时，摩擦力会越来愈大，进而起到减振作用。
进一步的，在铣刀受到外界振动后，步骤二中的控制过程为：
在刀杆在受到外界振动后，加速度传感器会同时直接将加速度信号传输到振动信号控制器，当X正向加速度A+x＞b时，A+x表示当前X正向加速度值，b表示预设值，即振动信号控制器中提前设定的加速度正值，振动信号控制器将控制电流控制器使电流增大，使二号电磁铁的排斥力增加，进而使质量块远离二号电磁铁；当X负向加速度A-x＞c时，A-x表示当前X负向加速度值，c表示预设值，即振动信号控制器中提前设定的加速度负值，b与c绝对值相同，振动信号控制器将控制电流控制器使电流增大，使四号电磁铁的排斥力增加，进而使质量块远离四号电磁铁；同理，在质量块沿Y正向、Z正向、Y负向振动时，振动信号控制器通过电流控制器控制一号电磁铁、二号电磁铁、三号电磁铁、四号电磁铁、五号电磁铁的电流；当Z负向加速度A-z＞c时，A-z表示当前Z负向加速度值，c表示预设值，即振动信号控制器中提前设定的加速度负值，b与c绝对值相同，振动信号控制器不发出控制信号。
进一步的，当刀头上刀片温度T＞n时，T表示当前刀片温度，n表示设定的最高温度，温度传感器将信号传给温度信号控制器，温度信号控制器通过其自带的无线发射装置，将控制信号传给带有无线接收装置的冷却液控制器，进而控制冷却液泵打开，冷却液依次经过机床主轴进入到刀尾座、刀体和刀头中贯通的冷却液通道，最后喷洒在刀片上，用来给刀片降温；当刀片温度T＜m时，T表示当前刀片温度，m表示设定的最低温度，温度信号控制器控制冷却液控制器，进而控制冷却液泵关闭。
进一步的，步骤一中智能插铣刀的安装流程为：
步骤A、将电源端输出的导线经过电流控制器连接滑环引线的外部，将电流控制器信号线连接滑环引线的外部；
步骤B、将来自于滑环引线内部的信号线通过导线槽与振动信号控制器连接，之后，将信号线的一端接到振动信号控制器的输入端，将振动信号控制器固定在第三型腔的封闭端，将信号线的另一端分别与一号位移传感器、二号位移传感器、三号位移传感器、四号位移传感器、五号位移传感器和加速度传感器连接，并将信号线有序的布置在导线槽内；将来自于滑环引线内部的导线通过导线槽与振动信号控制器、一号电磁铁、二号电磁铁、三号电磁铁、四号电磁铁、五号电磁铁、一号位移传感器、二号位移传感器、三号位移传感器、四号位移传感器、五号位移传感器和加速度传感器连接，将将导线有序的布置在导线槽内；
步骤C、将橡胶圈安装在支撑板上，之后，将连接杆的一端固定连接到包有永磁铁的质量块上，另一端穿过支撑板和橡胶圈，通过螺母固定在减振橡胶的通孔内；之后，将永磁铁、质量块、支撑板、橡胶圈、减振橡胶组件安装到刀体的空腔内，使得减振橡胶紧贴在第三型腔内，并位于第三型腔的中部，使得支撑板紧贴于第二型腔右端；之后，将套筒安装到第二型腔紧贴于支撑板；将一号位移传感器、二号位移传感器、三号位移传感器、四号位移传感器、五号位移传感器对应安装在一号电磁铁、二号电磁铁、三号电磁铁、四号电磁铁、五号电磁铁上，将二号电磁铁、三号电磁铁、四号电磁铁和五号电磁铁成圆环形安装到第一型腔内，使其紧贴于套筒，将一号电磁铁安装于第一型腔内，使其紧贴于二号电磁铁、三号电磁铁、四号电磁铁和五号电磁铁；之后将加速度传感器固定到刀尾座凸起的一端，并将刀尾座固定连接在第一型腔内；
步骤D、将温度信号控制器安装在刀头前端的盲孔内，将温度传感器固定安装在靠近刀片的刀头上，并将信号线通过导线孔与温度信号控制器连接，之后将刀头固定安装到刀头座上；最后将刀尾座固定安装到刀体的后端。
本发明的有益效果是：本发明所述刀杆初次参与加工时，不需要多次对刀杆进行预车测试，因而操作简单；当加工条件变化时，通过安装有五个位移传感器，自动感知质量块与电磁铁的距离，经过振动信号控制器对质量块位置进行自动调节，进而能够适应各种加工条件，使得刀杆的通用性强；智能刀杆的阻尼件主要运用的是电磁铁，采用该方式不需要密封件，对环境无污染；通过在刀头上直接安装温度传感器，用来测量刀片的温度，测量结果准确；通过在刀头上安装温度传感器和温度信号控制器，来实现冷却液的启停控制，因此队温度控制实现智能化；本智能插铣刀刀杆在控制方法上将温度与振动共同考虑，在一定程度上大大提高了零件的加工精度。
附图说明
图1是插铣刀的结构示意图；
图2是插铣刀的刀体的结构示意图；
图3是电磁铁及位移传感器组件的结构示意图；
图4是本发明的电控框图；
图1至图4中，1-刀头，2-刀头座，3-刀体，3-1-第一型腔，3-2-第二型腔，3-3-第三型腔，3-4-凸台，3-5-导线槽，4-加速度传感器，5-套筒，6-支撑板，7-减振橡胶，8-振动信号控制器，9-滑环引线，10-刀尾座，11-温度信号控制器，12-温度传感器，13-一号电磁铁，14-二号电磁铁，15-三号电磁铁，16-四号电磁铁，17-五号电磁铁，18-一号位移传感器，19-二号位移传感器，20-三号位移传感器，21-四号位移传感器，22-五号位移传感器，23-永磁铁，24-质量块，25-连接杆，26-橡胶圈，27-冷却液通道。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1至图4说明本实施方式，本实施方式所述一种插铣刀智能控制方法是通过如下步骤实现的：
步骤一、安装插铣刀；插铣刀包括刀头1、刀头座2、刀体3和刀尾座10，刀头1通过刀头座2固定安装在刀体3的前端，刀尾座10固定安装在刀体3的后端；插铣刀还包括加速度传感器4、套筒5、支撑板6、减震橡胶7、振动信号控制器8、电磁铁及位移传感器组件、永磁铁23质量块24和连接杆25；刀体3内由前至后依次设有第一型腔3-1、第二型腔3-2、第三型腔3-3，加速度传感器4固定安装在刀头座2的一端，质量块24设置在第一型腔3-1内的中部，永磁铁23套装在质量块24上，所述电磁铁及位移传感器组件设置在第一型腔3-1内，套筒5和支撑板6由前至后依次设置在第二型腔3-2内，减振橡胶7设置在第三型腔3-3内，连接杆25的前端与质量块24的后端面连接，连接杆25的后端由前至后依次穿过套筒5、支撑板6、减振橡胶7，振动信号控制器8固定安装在第三型腔3-3的后端面上，加速度传感器4的信号输出端与振动信号控制器8的信号输入端连接，振动信号控制器8的输出端与所述电磁铁及位移传感器组件的输入端连接；所述电磁铁及位移传感器组件包括一号电磁铁13、二号电磁铁14、三号电磁铁15、四号电磁铁16、五号电磁铁17、一号位移传感器18、二号位移传感器19、三号位移传感器20、四号位移传感器21、五号位移传感器22和电流控制器；一号电磁铁13、一号位移传感器18由前至后依次设置在第一型腔3-1内的前端面，且一号电磁铁13和一号位移传感器18位于加速度传感器4与永磁铁23前端面之间，二号电磁铁14、三号电磁铁15、四号电磁铁16、五号电磁铁17沿圆周方向依次设置组成电磁铁环，所述永磁铁23设置在所述电磁铁环内，二号位移传感器19固定安装在二号电磁铁14的内侧面上，三号位移传感器20固定安装在三号电磁铁15的内侧面上，四号位移传感器21固定安装在四号电磁铁16的内侧面上，五号位移传感器22固定安装在五号电磁铁17的内侧面上；一号位移传感器18、二号位移传感器19、三号位移传感器20、四号位移传感器21、五号位移传感器22的信号输出端均与振动信号控制器8信号输入端连接，振动信号控制器8的输出端与所述电流控制器的输入端连接，所述电流控制器的电流输出端与一号电磁铁13、二号电磁铁14、三号电磁铁15、四号电磁铁16、五号电磁铁17的电流输入端连接；一号电磁铁13、二号电磁铁14、三号电磁铁15、四号电磁铁16、五号电磁铁17均是由铁芯13-1、绕线13-2、外壳13-3由内至外依次套装组成，绕线13-2与所述电流控制器的电流输出端连接；橡胶圈26套装在连接杆25上，且橡胶圈26位于支撑板6内壁与连接杆25外壁之间；冷却液通道27由前至后依次贯穿刀头1、刀头座2、刀体3、刀尾座10，且冷却液通道27的末端与刀尾座10后端的连接口10-1连通；温度传感器12固定安装在刀头1上，温度信号控制器11固定安装在刀头1的前端面内，温度传感器12的信号输出端与温度信号控制器11的信号输入端连接，温度信号控制器11通过无线信号发射器与冷却液控制器的无线信号接收器连接；
步骤二、加速度传感器4、一号位移传感器18、二号位移传感器19、三号位移传感器20、四号位移传感器21、五号位移传感器22将检测到的加速度信号和位移信号传送给振动信号控制器8，振动信号控制器8根据加速度信号和位移信号向电流控制器发出指令，电流控制器通过调节一号电磁铁13、二号电磁铁14、三号电磁铁15、四号电磁铁16、五号电磁铁17内的电流，实现对一号电磁铁13、二号电磁铁14、三号电磁铁15、四号电磁铁16、五号电磁铁17内与永磁铁23之间排斥力的调控；
步骤三、温度传感器12将监测到的刀头1的温度信号传输给温度信号控制器11，温度信号控制器11根据温度信号通过冷却液控制器向刀头1喷射冷却液。
具体实施方式二：结合图1至图4说明本实施方式，本实施方式所述一种插铣刀智能控制方法的在插铣刀自身发生振动时，步骤二中的控制过程为：
当质量块24沿Z正向振动时，一号位移传感器检测质量块24与一号电磁铁的距离，在距离S+1＜a时，S+1表示当前质量块24与一号电磁铁的距离，a表示预设值，即振动信号控制器8中提前设定的质量块24与电磁铁的定值距离，振动信号控制器8控制电流控制器使电流增大，使一号电磁铁13的排斥力增加，进而使质量块24远离一号电磁铁13，此时二号电磁铁14、三号电磁铁15、四号电磁铁16、五号电磁铁17保持不变；
同理，当质量块24沿X正向、Y正向、Z负向、X负向、Y负向振动时，一号位移传感器18、二号位移传感器19、三号位移传感器20、四号位移传感器21、五号位移传感器22将位移信号传输给振动信号控制器8，振动信号控制器8根据所接收到的位移信号向电流控制器发出指令，电流控制器根据指令调控一号电磁铁13、二号电磁铁14、三号电磁铁15、四号电磁铁16、五号电磁铁17内电流，进而实现调控一号电磁铁13、二号电磁铁14、三号电磁铁15、四号电磁铁16、五号电磁铁17与永磁铁23之间的排斥力；即当质量块距离某电磁铁距离S＜a时，排斥力增大；当质量块同时距离两块电磁铁距离S1，S2都小于a时，该两块电磁铁同时得电，排斥力增大；
当质量块24沿Z负向振动时，此时质量块24会带动连接杆25和减振橡胶7沿Z负向运动，由于第三型腔3-3是到圆锥形，在减振橡胶7沿Z负向运动时，摩擦力会越来愈大，进而起到减振作用。
具体实施方式三：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述一种插铣刀智能控制方法的在铣刀收到外界振动后，步骤二中的控制过程为：
在刀杆在受到外界振动后，加速度传感器4会同时直接将加速度信号传输到振动信号控制器8，当X正向加速度A+x＞b时，A+x表示当前X正向加速度值，b表示预设值，即振动信号控制器8中提前设定的加速度正值，振动信号控制器8将控制电流控制器使电流增大，使二号电磁铁14的排斥力增加，进而使质量块24远离二号电磁铁14；当X负向加速度A-x＞c时，A-x表示当前X负向加速度值，c表示预设值，即振动信号控制器8中提前设定的加速度负值，b与c绝对值相同，振动信号控制器8将控制电流控制器使电流增大，使四号电磁铁16的排斥力增加，进而使质量块24远离四号电磁铁16；同理，在质量块24沿Y正向、Z正向、Y负向振动时，振动信号控制器8通过电流控制器控制一号电磁铁13、二号电磁铁14、三号电磁铁15、四号电磁铁16、五号电磁铁17的电流；当Z负向加速度A-z＞c时，A-z表示当前Z负向加速度值，c表示预设值，即振动信号控制器8中提前设定的加速度负值，b与c绝对值相同，振动信号控制器8不发出控制信号。
具体实施方式四：结合图1至图4说明本实施方式，本实施方式所述一种插铣刀智能控制方法的步骤三中冷却液的控制过程为：
当刀头1上刀片温度T＞n时，T表示当前刀片温度，n表示设定的最高温度，温度传感器12将信号传给温度信号控制器11，温度信号控制器11通过其自带的无线发射装置，将控制信号传给带有无线接收装置的冷却液控制器，进而控制冷却液泵打开，冷却液依次经过机床主轴进入到刀尾座10、刀体3和刀头1中贯通的冷却液通道，最后喷洒在刀片上，用来给刀片降温；当刀片温度T＜m时，T同上，m表示设定的最低温度，温度信号控制器11控制冷却液控制器，进而控制冷却液泵关闭。
具体实施方式五：结合图1至图4说明本实施方式，本实施方式所述一种插铣刀智能控制方法的步骤一中智能插铣刀的安装流程为：
步骤A、将电源端输出的导线经过电流控制器连接滑环引线9的外部，将电流控制器信号线连接滑环引线9的外部；
步骤B、将来自于滑环引线9内部的信号线通过导线槽3-5与振动信号控制器8连接，之后，将信号线的一端接到振动信号控制器8的输入端，将振动信号控制器8固定在第三型腔3-3的封闭端，将信号线的另一端分别与一号位移传感器18、二号位移传感器19、三号位移传感器20、四号位移传感器21、五号位移传感器22和加速度传感器4连接，并将信号线有序的布置在导线槽3-5内；将来自于滑环引线9内部的导线通过导线槽3-5与振动信号控制器8、一号电磁铁13、二号电磁铁14、三号电磁铁15、四号电磁铁16、五号电磁铁17、一号位移传感器18、二号位移传感器19、三号位移传感器20、四号位移传感器21、五号位移传感器22和加速度传感器4连接，将将导线有序的布置在导线槽3-5内；
步骤C、将橡胶圈26安装在支撑板6上，之后，将连接杆25的一端固定连接到包有永磁铁23的质量块24上，另一端穿过支撑板6和橡胶圈26，通过螺母固定在减振橡胶7的通孔内；之后，将永磁铁23、质量块24、支撑板6、橡胶圈26、减振橡胶7组件安装到刀体3的空腔内，使得减振橡胶7紧贴在第三型腔3-3内，并位于第三型腔3-3的中部，使得支撑板6紧贴于第二型腔3-2右端；之后，将套筒5安装到第二型腔3-2紧贴于支撑板6；将一号位移传感器18、二号位移传感器19、三号位移传感器20、四号位移传感器21、五号位移传感器22对应安装在一号电磁铁13、二号电磁铁14、三号电磁铁15、四号电磁铁16、五号电磁铁17上，将二号电磁铁14、三号电磁铁15、四号电磁铁16和五号电磁铁17成圆环形安装到第一型腔3-1内，使其紧贴于套筒5，将一号电磁铁13安装于第一型腔内，使其紧贴于二号电磁铁14、三号电磁铁15、四号电磁铁16和五号电磁铁17；之后将加速度传感器4固定到刀尾座2凸起的一端，并将刀尾座2固定连接在第一型腔3-1内；
步骤D、将温度信号控制器11安装在刀头1前端的盲孔内，将温度传感器12固定安装在靠近刀片的刀头1上，并将信号线通过导线槽3-5与温度信号控制器11连接，之后将刀头1固定安装到刀头座2上；最后将刀尾座10固定安装到刀体3的后端。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种插铣刀智能控制方法，其特征在于：所述一种插铣刀智能控制方法是通过如下步骤实现的：
步骤一、安装插铣刀；插铣刀包括刀头(1)、刀头座(2)、刀体(3)和刀尾座(10)，刀头(1)通过刀头座(2)固定安装在刀体(3)的前端，刀尾座(10)固定安装在刀体(3)的后端；插铣刀还包括加速度传感器(4)、套筒(5)、支撑板(6)、减震橡胶(7)、振动信号控制器(8)、电磁铁及位移传感器组件、永磁铁(23)质量块(24)和连接杆(25)；刀体(3)内由前至后依次设有第一型腔(3-1)、第二型腔(3-2)、第三型腔(3-3)，加速度传感器(4)固定安装在刀头座(2)的一端，质量块(24)设置在第一型腔(3-1)内的中部，永磁铁(23)套装在质量块(24)上，所述电磁铁及位移传感器组件设置在第一型腔(3-1)内，套筒(5)和支撑板(6)由前至后依次设置在第二型腔(3-2)内，减振橡胶(7)设置在第三型腔(3-3)内，连接杆(25)的前端与质量块(24)的后端面连接，连接杆(25)的后端由前至后依次穿过套筒(5)、支撑板(6)、减振橡胶(7)，振动信号控制器(8)固定安装在第三型腔(3-3)的后端面上，加速度传感器(4)的信号输出端与振动信号控制器(8)的信号输入端连接，振动信号控制器(8)的输出端与所述电磁铁及位移传感器组件的输入端连接；所述电磁铁及位移传感器组件包括一号电磁铁(13)、二号电磁铁(14)、三号电磁铁(15)、四号电磁铁(16)、五号电磁铁(17)、一号位移传感器(18)、二号位移传感器(19)、三号位移传感器(20)、四号位移传感器(21)、五号位移传感器(22)和电流控制器；一号电磁铁(13)、一号位移传感器(18)由前至后依次设置在第一型腔(3-1)内的前端面，且一号电磁铁(13)和一号位移传感器(18)位于加速度传感器(4)与永磁铁(23)前端面之间，二号电磁铁(14)、三号电磁铁(15)、四号电磁铁(16)、五号电磁铁(17)沿圆周方向依次设置组成电磁铁环，所述永磁铁(23)设置在所述电磁铁环内，二号位移传感器(19)固定安装在二号电磁铁(14)的内侧面上，三号位移传感器(20)固定安装在三号电磁铁(15)的内侧面上，四号位移传感器(21)固定安装在四号电磁铁(16)的内侧面上，五号位移传感器(22)固定安装在五号电磁铁(17)的内侧面上；一号位移传感器(18)、二号位移传感器(19)、三号位移传感器(20)、四号位移传感器(21)、五号位移传感器(22)的信号输出端均与振动信号控制器(8)信号输入端连接，振动信号控制器(8)的输出端与所述电流控制器的输入端连接，所述电流控制器的电流输出端与一号电磁铁(13)、二号电磁铁(14)、三号电磁铁(15)、四号电磁铁(16)、五号电磁铁(17)的电流输入端连接；一号电磁铁(13)、二号电磁铁(14)、三号电磁铁(15)、四号电磁铁(16)、五号电磁铁(17)均是由铁芯(13-1)、绕线(13-2)、外壳(13-3)由内至外依次套装组成，绕线(13-2)与所述电流控制器的电流输出端连接；橡胶圈(26)套装在连接杆(25)上，且橡胶圈(26)位于支撑板(6)内壁与连接杆(25)外壁之间；冷却液通道(27)由前至后依次贯穿刀头(1)、刀头座(2)、刀体(3)、刀尾座(10)，且冷却液通道(27)的末端与刀尾座(10)后端的连接口(10-1)连通；温度传感器(12)固定安装在刀头(1)上，温度信号控制器(11)固定安装在刀头(1)的前端面内，温度传感器(12)的信号输出端与温度信号控制器(11)的信号输入端连接，温度信号控制器(11)通过无线信号发射器与冷却液控制器的无线信号接收器连接；
步骤二、加速度传感器(4)、一号位移传感器(18)、二号位移传感器(19)、三号位移传感器(20)、四号位移传感器(21)、五号位移传感器(22)将检测到的加速度信号和位移信号传送给振动信号控制器(8)，振动信号控制器(8)根据加速度信号和位移信号向电流控制器发出指令，电流控制器通过调节一号电磁铁(13)、二号电磁铁(14)、三号电磁铁(15)、四号电磁铁(16)、五号电磁铁(17)内的电流，实现对一号电磁铁(13)、二号电磁铁(14)、三号电磁铁(15)、四号电磁铁(16)、五号电磁铁(17)内与永磁铁(23)之间排斥力的调控；
步骤三、温度传感器(12)将监测到的刀头(1)上刀片的温度信号传输给温度信号控制器(11)，温度信号控制器(11)根据温度信号通过冷却液控制器向刀头(1)喷射冷却液。
2.根据权利要求1所述一种插铣刀智能控制方法，其特征在于：在插铣刀自身发生振动时，步骤二中的控制过程为：
当质量块(24)沿Z正向振动时，一号位移传感器(18)检测质量块(24)与一号电磁铁(13)的距离，在距离S+1＜a时，S+1表示当前质量块(24)与一号电磁铁(13)的距离，a表示预设值，即振动信号控制器(8)中提前设定的质量块(24)与电磁铁的定值距离，振动信号控制器(8)控制电流控制器使电流增大，使一号电磁铁(13)的排斥力增加，进而使质量块(24)远离一号电磁铁(13)，此时二号电磁铁(14)、三号电磁铁(15)、四号电磁铁(16)、五号电磁铁(17)保持不变；
同理，当质量块(24)沿X正向、Y正向、Z负向、X负向、Y负向振动时，一号位移传感器(18)、二号位移传感器(19)、三号位移传感器(20)、四号位移传感器(21)、五号位移传感器(22)将位移信号传输给振动信号控制器(8)，振动信号控制器(8)根据所接收到的位移信号向电流控制器发出指令，电流控制器根据指令调控一号电磁铁(13)、二号电磁铁(14)、三号电磁铁(15)、四号电磁铁(16)、五号电磁铁(17)内电流，进而实现调控一号电磁铁(13)、二号电磁铁(14)、三号电磁铁(15)、四号电磁铁(16)、五号电磁铁(17)与永磁铁(23)之间的排斥力；即当质量块(24)距离某电磁铁距离S＜a时，相应电磁铁得电，当质量块(24)同时距离两块电磁铁距离S＜a时，S1，S2都小于a时，该两块电磁铁同时得电；
当质量块(24)沿Z负向振动时，此时质量块(24)会带动连接杆(25)和减振橡胶(7)沿Z负向运动，由于第三型腔(3-3)是到圆锥形，在减振橡胶(7)沿Z负向运动时，摩擦力会越来愈大，进而起到减振作用。
3.根据权利要求1所述一种插铣刀智能控制方法，其特征在于：在铣刀受到外界振动后，步骤二中的控制过程为：
在刀杆在受到外界振动后，加速度传感器(4)会同时直接将加速度信号传输到振动信号控制器(8)，当X正向加速度A+x＞b时，A+x表示当前X正向加速度值，b表示预设值，即振动信号控制器(8)中提前设定的加速度正值，振动信号控制器(8)将控制电流控制器使电流增大，使二号电磁铁(14)的排斥力增加，进而使质量块(24)远离二号电磁铁(14)；当X负向加速度A-x＞c时，A-x表示当前X负向加速度值，c表示预设值，即振动信号控制器(8)中提前设定的加速度负值，b与c绝对值相同，振动信号控制器(8)将控制电流控制器使电流增大，使四号电磁铁(16)的排斥力增加，进而使质量块(24)远离四号电磁铁(16)；同理，在质量块(24)沿Y正向、Z正向、Y负向振动时，振动信号控制器(8)通过电流控制器控制一号电磁铁(13)、二号电磁铁(14)、三号电磁铁(15)、四号电磁铁(16)、五号电磁铁(17)的电流；当Z负向加速度A-z＞c时，A-z表示当前Z负向加速度值，c表示预设值，即振动信号控制器(8)中提前设定的加速度负值，b与c绝对值相同，振动信号控制器(8)不发出控制信号。
4.根据权利要求1所述一种插铣刀智能控制方法，其特征在于：步骤三中冷却液的控制过程为：
当刀头(1)上刀片温度T＞n时，T表示当前刀片温度，n表示设定的最高温度，温度传感器(12)将信号传给温度信号控制器(11)，温度信号控制器(11)通过其自带的无线发射装置，将控制信号传给带有无线接收装置的冷却液控制器，进而控制冷却液泵打开，冷却液依次经过机床主轴进入到刀尾座(10)、刀体(3)和刀头(1)中贯通的冷却液通道，最后喷洒在刀片上，用来给刀片降温；当刀片温度T＜m时，T表示当前刀片温度，m表示设定的最低温度，温度信号控制器(11)控制冷却液控制器，进而控制冷却液泵关闭。
5.根据权利要求1所述一种插铣刀智能控制方法，其特征在于：步骤一中智能插铣刀的安装流程为：
步骤A、将电源端输出的导线经过电流控制器连接滑环引线(9)的外部，将电流控制器信号线连接滑环引线(9)的外部；
步骤B、将来自于滑环引线(9)内部的信号线通过导线槽(3-5)与振动信号控制器(8)连接，之后，将信号线的一端接到振动信号控制器(8)的输入端，将振动信号控制器(8)固定在第三型腔(3-3)的封闭端，将信号线的另一端分别与一号位移传感器(18)、二号位移传感器(19)、三号位移传感器(20)、四号位移传感器(21)、五号位移传感器(22)和加速度传感器(4)连接，并将信号线有序的布置在导线槽(3-5)内；将来自于滑环引线(9)内部的导线通过导线槽(3-5)与振动信号控制器(8)、一号电磁铁(13)、二号电磁铁(14)、三号电磁铁(15)、四号电磁铁(16)、五号电磁铁(17)、一号位移传感器(18)、二号位移传感器(19)、三号位移传感器(20)、四号位移传感器(21)、五号位移传感器(22)和加速度传感器(4)连接，将将导线有序的布置在导线槽(3-5)内；
步骤C、将橡胶圈(26)安装在支撑板(6)上，之后，将连接杆(25)的一端固定连接到包有永磁铁(23)的质量块(24)上，另一端穿过支撑板(6)和橡胶圈(26)，通过螺母固定在减振橡胶(7)的通孔内；之后，将永磁铁(23)、质量块(24)、支撑板(6)、橡胶圈(26)、减振橡胶(7)组件安装到刀体(3)的空腔内，使得减振橡胶(7)紧贴在第三型腔(3-3)内，并位于第三型腔(3-3)的中部，使得支撑板(6)紧贴于第二型腔(3-2)右端；之后，将套筒(5)安装到第二型腔(3-2)紧贴于支撑板(6)；将一号位移传感器(18)、二号位移传感器(19)、三号位移传感器(20)、四号位移传感器(21)、五号位移传感器(22)对应安装在一号电磁铁(13)、二号电磁铁(14)、三号电磁铁(15)、四号电磁铁(16)、五号电磁铁(17)上，将二号电磁铁(14)、三号电磁铁(15)、四号电磁铁(16)和五号电磁铁(17)成圆环形安装到第一型腔(3-1)内，使其紧贴于套筒(5)，将一号电磁铁(13)安装于第一型腔内，使其紧贴于二号电磁铁(14)、三号电磁铁(15)、四号电磁铁(16)和五号电磁铁(17)；之后将加速度传感器(4)固定到刀尾座(2)凸起的一端，并将刀尾座(2)固定连接在第一型腔(3-1)内；
步骤D、将温度信号控制器(11)安装在刀头(1)前端的盲孔内，将温度传感器(12)固定安装在靠近刀片的刀头(1)上，并将信号线通过导线槽(3-4)与温度信号控制器(11)连接，之后将刀头(1)固定安装到刀头座(2)上；最后将刀尾座(10)固定安装到刀体(3)的后端。
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