CN110449991A - 防断刀系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种防断刀系统及其控制方法，应用于加工设备技术领域，其中，防断刀系统包括检测模块，用于检测刀具与加工件接触时产生的应力信息；控制模块，用于接收所述应力信息，并在所述应力信息大于或等于预设值时，控制驱动装置停止运动，所述驱动装置用于驱动底板移动，所述底板用于放置加工件。如此，通过检测模块的检测信息进行判断，取代了技术员依据经验判断，可以使判断结果更加精确，由控制器直接控制驱动装置停止工作，及时防止了断刀情况的发生，实现了自动化管理。

Description

防断刀系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及加工设备技术领域，具体涉及防断刀系统及其控制方法。

背景技术

在加工设备中，切割刀为其最直接的应用部分，直接对加工件进行切削，其使用的效果则显得尤为重要。而且切割刀在使用时，对精确度有着严格的要求，一旦出现断刀的情况，需要更换新刀，不仅浪费时间、人力、物力，还需重新对切割刀的执行标准进行校正。

目前，大部分的加工工艺实现对断刀控制采用的方式多为依靠技术人员的经验来克服断刀的风险与成本的把控，导致控制结果往往不够精确，自动化程度相对较低。

发明内容

有鉴于此，本发明为了在至少一定程度上克服相关技术中存在的问题，提供一种防断刀系统及其控制方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

第一方面，一种防断刀系统，包括：

检测模块，用于检测刀具与加工件接触时产生的应力信息；

控制模块，用于接收所述应力信息，并在所述应力信息大于或等于预设值时，控制驱动装置停止运动，所述驱动装置用于驱动底板移动，所述底板用于放置加工件。

可选的，所述检测模块包括：

负荷传感器，设置在所述底板上，用于将所述底板的受力变化量转换为电信号；和/或，

电流检测模块，用于检测主轴电机的电流值，所述主轴电机用于驱动所述刀具转动。

可选的，若所述检测模块包括负荷传感器和所述电流检测模块，则所述控制模块具体用于：

在所述电信号大于或等于预设的第一阈值，和/或，所述电流值大于或等于预设的第二阈值时，向所述驱动装置发送停止信号。

可选的，所述驱动装置包括油缸或步进电机/或伺服电机，所述控制模块具体用于：向油缸的电磁阀发送关闭信号，以关闭油缸的油嘴间的联通油路，并使油缸中的活塞停止运动；或，向所述步进电机发送停止信号，以触发所述步进电机停止运行；或，向所述伺服电机发送停止信号，以触发所述伺服电机停止运行。

可选的，所述负荷传感器为360度负荷传感器。

可选的，所述底板设置在导轨上。

可选的，若所述检测模块包括电流检测模块，所述电流检测模块设置在供电电源与主轴电机的输入端之间，且固定在所述导轨上。

可选的，所述控制模块和所述电流检测模块集成在一个壳体内。

第二方面，一种防断刀控制方法，包括：

检测刀具与加工件接触时产生的应力信息；

接收所述应力信息，并在所述应力信息大于或等于预设值时，控制驱动装置停止运动，所述驱动装置用于驱动底板移动，所述底板用于放置加工件。

可选的，所述应力信息包括：负荷传感器输出的电信号，和/或，电流检测模块检测得到的电流值；

所述负荷传感器设置在底板上，用于将所述底板的受力变化量转换为电信号；所述电流检测模块用于检测主轴电机上的电流，所述主轴电机用于驱动刀具转动。

第三方面，一种防断刀控制设备，包括：

处理器，以及与所述处理器相连接的存储器；

所述存储器用于存储计算机程序；

所述处理器用于调用并执行所述存储器中的所述计算机程序，以执行如第二方面所述的防断刀控制方法。

第四方面，一种存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现如本发明第二方面任一项所述防断刀控制方法。

本发明采用一种防断刀系统，具有如下有益效果：本申请中，将加工件放置在底板上，并由驱动装置驱动底板移动，通过设置的检测模块，可以检测刀具与加工件接触时产生的应力信息，并通过控制模块接收所述应力信息，并在所述应力信息等于预设值时，表示防断刀系统的应力信息达到临界点，再继续工作可能会使刀具断裂，此时，所述控制器向所述驱动装置发送停止信号，以使所述驱动装置停止运动，及时防止了断刀的情况，如此，通过检测模块的检测信息进行判断，取代了技术员依据经验判断，可以使判断结果更加精确，由控制器直接控制驱动装置停止工作，及时防止了断刀情况的发生，实现了自动化管理。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例提供的防断刀系统的结构示意图；

图2是本发明另一实施例提供的防断刀系统的结构示意图；

图3是本发明又一实施例提供的防断刀系统的结构示意图；

图4是本发明又一实施例提供的防断刀系统的结构示意图；

图5是本发明又一实施例提供的防断刀系统的结构示意图；

图6是本发明实施例四提供的防断刀控制方法的流程示意图；

图7是本发明又一实施例提供的防断刀控制设备的结构示意图。

附图标记：

检测模块-1；负荷传感器-11；电流检测模块-12；控制模块-2；底板-3；主轴电机-4；刀具-5；驱动装置-6；油缸-61；电磁阀-611；步进电机-62；导轨-7；壳体-8；处理器-701；存储器-702。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

为了更好的理解本申请提供的方案，需要了解以下内容：

随着工业时代的进步，加工设备应用越来越广泛。当刀与加工件产生切削接触，同时因为排削过程而产生的接触应力过大时，刀具最容易断裂，现有技术中，都是需要技术员的经验与技术来克服断刀的风险与成本的把控，甚至精度的要求。因此，急需一种防断刀装置自动控制排削过程中的应力，以提高加工精度与速度。

本申请提供了一种防断刀系统，且能提供工业加工中，遇到容易断刀而造成损失的环境中，大大的降低加工成本与提高加工精度与速度。此系统装置的特点是具有自动感应使用刀具加工的过程中刀具所产生的应力，进而控制其减缓加工进给与避免断刀产生的一切损失。

当电机起转在一常数(RPM)时，其电流为空载电流，将预先设定的刀径预断强度调用，配合适当的力矩，当切割中的电流提升到指定电流时，则切削进给停止，等待电流值回归到正常值(RPM回到范围值)则继续切削。

同时判断刀与加工件的反作用力，假设断刀力为2KG，当进给过程中的重力感测超过1.5KG时，则切削进给停止，等待重力值回归到正常值(RPM回到范围值)则继续切削。

本申请具体可以应用于普通车床、普通铣床、数控车床、数控铣床、手动钥匙机、数控钥匙机、磨床、钻床、线切割机、雕刻机、靠模机、以及机器人等应用中。

实施例

图1是本发明一实施例提供的防断刀系统的结构示意图。如图1所示，本实施例提供一种防断刀系统，包括：检测模块1和控制模块2。

其中，检测模块1，用于检测刀具5与加工件接触时产生的应力信息。

一些实施例中，检测模块1可以为负荷传感器11或所述电流检测模块12。其中，负荷传感器11设置在底板3上，可以检测底板3的受力变化量，并将受力变化量转换为电信号发送至控制器。电流检测模块12可以设置在主轴电机4上，主轴电机4通电后，带动刀具5开始工作，电流检测模块12便可以检测到主轴电机4的电流值。

控制模块2，用于接收所述应力信息，并在所述应力信息大于或等于预设值时，控制驱动装置6停止运动，所述驱动装置6用于驱动底板3移动，所述底板3用于放置加工件。

一些实施例中，将加工件放置在底板3上，并由驱动装置6驱动底板3移动，通过设置的检测模块1，可以检测刀具5与加工件接触时产生的应力信息，并通过控制模块2接收所述应力信息，并在所述应力信息等于预设值时，表示防断刀系统的应力信息达到临界点，再继续工作可能会使刀具5断裂，此时，所述控制器向所述驱动装置6发送停止信号，以使所述驱动装置6停止运动，及时防止了断刀的情况，如此，通过检测模块1的检测信息进行判断，取代了技术员依据经验判断，可以使判断结果更加精确，由控制器直接控制驱动装置6停止工作，及时防止了断刀情况的发生，实现了自动化管理。

其中，控制模块2可以为内设控制程序的微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)，也可以为逻辑电路。

图2是本发明另一实施例提供的防断刀系统的结构示意图。如图2所示，本实施例提供一种防断刀系统，包括：检测模块1和控制模块2。

其中，检测模块1，用于检测刀具5与加工件接触时产生的应力信息。

控制模块2，用于接收所述应力信息，并在所述应力信息大于或等于预设值时，控制驱动装置6停止运动，所述驱动装置6用于驱动底板3移动，所述底板3用于放置加工件。

一些实施例中，检测模块1可以为负荷传感器11或所述电流检测模块12。

其中，负荷传感器11是一种可以精确测量受力的传感器，检测模块1为负荷传感器11时，将负荷传感器11设置在底板3上，可以检测底板3的受力变化量，并将受力变化量转换为电信号发送至控制器。当负荷传感器11检测发送的电信号大于或等于预设第一阈值时，控制模块2便向驱动装置6发送停止信号，及时防止了断刀的情况。

检测模块1为电流检测模块12时，电流检测模块12可以设置在主轴电机4上，主轴电机4通电后，带动刀具5开始工作，电流检测模块12便可以检测到主轴电机4的电流值。当电流检测模块12检测的电流值大于或等于预设的第二阈值时，向所述驱动装置6发送停止信号，及时防止了断刀的情况。

另外，检测模块1还可以为负荷传感器11和电流检测模块12，二者的设置情况可参照上述内容。当检测模块1既包括负荷传感器11，又包括电流检测模块12时，控制模块2接收到的电信号或电流值任意一个到达其预设阈值时，控制模块2便向驱动装置6发送停止信号，以及时防止断刀的情况。

可以理解的是，检测模块1为负荷传感器11和/或电流检测模块12时，应力信息包括负荷传感器11检测受力变化量转换的电信号，和/或，电流检测模块12检测的电流值。

其中，负荷传感器11为360度负荷传感器11，360度负荷传感器11设置在底板3上，当主轴电机4上的刀具5对底板3上的加工件进行切削时，负荷传感器11便可以检测到刀具5对加工件的作用力，其中，刀具5在对加工件切削时，既会产生水平方向作用力还会产生竖直方向作用力，通过360度负荷传感器11检测到无论是水平方向还是竖直方向的受力变化量，其受力变化量转换的电信号大于预设第一阈值时，控制模块2便向驱动装置6发送停止信号，以使驱动装置6停止驱动或减缓驱动强度。

其中，360度负荷传感器11的具体实现，可以在底板3的水平方向和竖直方向上分别安装至少一个负荷传感器11，以实现360检测受力。具体的负荷传感器11的具体型号可以根据实际情况进行选择。

电流检测模块12为电流传感器，电流传感器可以感受到被测电流的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为符合一定标准需要的电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。

一些实施例中，控制模块2还用于在所述应力信息大于或等于预设值时，向报警装置发送报警指令，以使所述报警模块报警。如此，便可以及时提醒工作人员，在可能发生断刀时通过人为的方式保护刀具5。

图3是本发明又一实施例提供的防断刀系统的结构示意图，参照图3所述底板3设置在导轨7上，如此，底板3便可以在导轨7上进行滑动，以便于主轴电机4上的刀具5进行切削。

所述驱动装置6可以带动底板3进行往复运动，其种类有多种，例如可以为油缸61、步进电机62、伺服电机。

具体的，参照图4，驱动装置6为油缸61时，油缸61上设置有电磁阀611，当控制器控制驱动装置6停止运动时，便是向油缸61的电磁阀611发送关闭信号，以关闭油缸61的油嘴间的联通油路，并使油缸61中的活塞停止运动。其中，油缸61即为油压缸，其具有伸缩缸，在伸缩缸的两端设置有油嘴，油嘴的中间设置有电磁阀611。

参照图5，驱动装置6为步进电机62时，控制器控制驱动装置6停止运动，便是向所述步进电机62发送停止信号，以触发所述步进电机62停止运行。

参照图5，驱动装置6为伺服电机时，与步进电机62设置的位置相同，控制器控制驱动装置6停止运动，便是向所述伺服电机发送停止信号，以触发所述伺服电机停止运行。

一些实施例中，电流检测模块12设置在供电电源与主轴电机4的输入端之间，且固定在所述导轨7上，所述控制模块2和所述电流检测模块12集成在一个壳体8内，以便于通过壳体8对二者进行保护。

图6是本发明一实施例提供的防断刀控制方法的流程示意图。如图6所示，本实施例提供一种防断刀控制方法，包括：

步骤601、检测刀具5与加工件接触时产生的应力信息；

步骤602、接收所述应力信息，并在所述应力信息大于或等于预设值时，控制驱动装置6停止运动，所述驱动装置6用于驱动底板3移动，所述底板3用于放置加工件。

本实施例中，将加工件放置在底板3上，并由驱动装置6驱动底板3移动，先检测刀具5与加工件接触时产生的应力信息，然后接收所述应力信息，并在所述应力信息等于预设值时，表示防断刀系统的应力信息达到临界点，再继续工作可能会使刀具5断裂，此时，所述控制器向所述驱动装置6发送停止信号，以使所述驱动装置6停止运动，及时防止了断刀的情况，如此，通过检测模块1的检测信息进行判断，取代了技术员依据经验判断，可以使判断结果更加精确，由控制器直接控制驱动装置6停止工作，及时防止了断刀情况的发生，实现了自动化管理。

可选的，所述应力信息包括：负荷传感器11输出的电信号，和/或，电流检测模块12检测得到的电流值；

所述负荷传感器11设置在底板3上，用于将所述底板3的受力变化量转换为电信号；所述电流检测模块12用于检测主轴电机4上的电流，所述主轴电机4用于驱动刀具5转动。

本实施例的具体实现方案可以参见前述实施例记载的防断刀系统实施例中的相关说明，此处不再赘述。

图7是本申请实施例四提供的一种登录设备的结构示意图。参照图7，本申请实施例的提供了一种登录设备，包括：

处理器701，以及与处理器相连接的存储器702；

存储器702用于存储计算机程序；

处理器701用于调用并执行存储器702中的计算机程序，以执行如上述实施例中的防断刀控制方法。

本实施例的具体实现方案可以参见上述防断刀控制方法实施例中的相关说明，此处不再赘述。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行装置执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种防断刀系统，其特征在于，包括：

检测模块，用于检测刀具与加工件接触时产生的应力信息；

控制模块，用于接收所述应力信息，并在所述应力信息大于或等于预设值时，控制驱动装置停止运动，所述驱动装置用于驱动底板移动，所述底板用于放置加工件。

2.根据权利要求1所述的防断刀系统，其特征在于，所述检测模块包括：

负荷传感器，设置在所述底板上，用于将所述底板的受力变化量转换为电信号；和/或，

电流检测模块，用于检测主轴电机的电流值，所述主轴电机用于驱动所述刀具转动。

3.根据权利要求2所述的防断刀系统，其特征在于，若所述检测模块包括负荷传感器和所述电流检测模块，则所述控制模块具体用于：

在所述电信号大于或等于预设的第一阈值，和/或，所述电流值大于或等于预设的第二阈值时，向所述驱动装置发送停止信号。

4.根据权利要求1所述的防断刀系统，其特征在于，所述驱动装置包括油缸或步进电机/或伺服电机，所述控制模块具体用于：向油缸的电磁阀发送关闭信号，以关闭油缸的油嘴间的联通油路，并使油缸中的活塞停止运动；或，向所述步进电机发送停止信号，以触发所述步进电机停止运行；或，向所述伺服电机发送停止信号，以触发所述伺服电机停止运行。

5.根据权利要求2所述的防断刀系统，其特征在于，所述负荷传感器为360度负荷传感器。

6.根据权利要求1所述的防断刀系统，其特征在于，所述底板设置在导轨上。

7.根据权利要求6所述的防断刀系统，其特征在于，若所述检测模块包括电流检测模块，所述电流检测模块设置在供电电源与主轴电机的输入端之间，且固定在所述导轨上。

8.根据权利要求7所述的防断刀系统，其特征在于，所述控制模块和所述电流检测模块集成在一个壳体内。

9.一种防断刀控制方法，其特征在于，包括：

检测刀具与加工件接触时产生的应力信息；

接收所述应力信息，并在所述应力信息大于或等于预设值时，控制驱动装置停止运动，所述驱动装置用于驱动底板移动，所述底板用于放置加工件。

10.根据权利要求9所述的防断刀控制方法，其特征在于，所述应力信息包括：负荷传感器输出的电信号，和/或，电流检测模块检测得到的电流值；

所述负荷传感器设置在底板上，用于将所述底板的受力变化量转换为电信号；所述电流检测模块用于检测主轴电机上的电流，所述主轴电机用于驱动刀具转动。