CN110977615A - 一种自动攻丝系统在线刀具监测方法 - Google Patents

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Abstract

一种自动攻丝系统在线刀具监测方法，将孔径检测设备和螺纹通止规自动检测设备集成至转盘生产系统中，孔径检测设备对自动钻孔的零件有无孔及孔径进行检测，螺纹通止规自动检测设备对自动攻丝的螺纹进行通规与止规的自动检测，检测后的产品信息通过PLC控制系统集中采集后，上传至上位机控制系统，上位机控制系统对数据进行实时检测、分析，以判断目前刀具状况与零件加工质量，并给出刀具的检查和更换时间点，保证加工时刀具处于良好的加工状态，当刀具状态不满足要求时及时更换刀具，从而生产出高质量的螺纹零件，确保应用于航空航天的零件螺纹高质量，有效提高航空航天器的系统安全系数。

Description

一种自动攻丝系统在线刀具监测方法
技术领域
本发明涉及机械设计监测技术领域，尤其涉及一种自动攻丝系统在线刀具监测方法。
背景技术
目前在自动攻丝系统中很少进行在线刀具监测，因此不能保证刀具在加工每个零件时均处于良好的状态，从而导致并不是每个零件的质量均被评估；与此同时，加工的零件常采取抽检的方式进行质量评估，在抽检合格的某一批零件中有可能存在少数不合格零件。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种自动攻丝系统在线刀具监测方法，以解决上述背景技术中的问题。
本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
一种自动攻丝系统在线刀具监测方法，将孔径检测设备和螺纹通止规自动检测设备集成至转盘生产系统中，孔径检测设备对自动钻孔的零件有无孔及孔径进行检测，螺纹通止规自动检测设备对自动攻丝的螺纹进行通规与止规的自动检测，检测后的产品信息通过PLC控制系统集中采集后，上传至上位机控制系统，上位机控制系统对数据进行实时检测、分析，以判断目前刀具状况与零件加工质量，并给出刀具的检查和更换时间点；具体步骤如下：
1）有无孔径检测，有无孔检测测头在气缸的带动下，向下运动，当待检测孔零件上有孔时，带动有无孔检测测头的气缸能够运动至指定位置，并将有孔信号传输至PLC控制系统；当待检测孔零件上没有孔或不是通孔时，带动有无孔检测测头的气缸不能够运动至指定位置，而后将无孔信号传输至PLC控制系统；
2）孔径检测，孔径测头安装在直线导轨上，在直线导轨的带动下在待检测孔的三个位置处进行三次检测，孔径测头进入孔时会被挤压，孔径测头挤压在检测针的锥面上，检测针被挤压向上运动，微位移传感器检测检测针向上运动的距离，即可测得待检测孔的三个位置处孔径值，而后将测得的三个位置孔径值传输至PLC控制系统；
3）螺纹通止规自动检测，螺纹通规段在自动螺纹通止规检测设备的带动下旋转，旋入待检测螺纹零件的螺纹内部，若不能顺利通过螺纹孔则将零件螺纹不合格信号传输至PLC控制系统；若顺利通过螺纹孔则继续旋转，螺纹止规段开始接触螺纹，当止规旋入螺纹圈数小于螺纹检测标准时，将零件螺纹合格信号传输至PLC控制系统，当螺纹止规段旋入螺纹圈数大于螺纹检测标准时，将零件螺纹不合格信号传输至PLC控制系统；
4）PLC控制系统将采集的有无孔检测、孔径检测和螺纹通止规自动检测的检测结果及数据上传至上位机控制系统，上位机控制系统对数据进行比对，若有无孔检测检测到无孔信息，结合自动钻孔设备的加工完成信号，给出钻头断刀报警，停止加工，并提示更换钻头；若有无孔检测检测到有孔信息，结合孔径检测的三个位置数据值差值大于预设值，给出钻头磨损严重报警，停止加工，并提示更换钻头；当螺纹通止规自动检测时通规检测不合格，结合自动攻丝设备的加工完成信号，给出丝锥断刀或磨损严重报警，停止加工，并提示更换丝锥；当螺纹通止规自动检测时止规检测不合格，给出丝锥磨损严重报警，停止加工，并提示更换丝锥；
5）上位机控制系统对每次加工的检测数据进行保存，生成数据库，再对历史数据进行分析，给出人工检查刀具磨损情况的时间点或需要更换刀具的时间点。
在本发明中，转盘生产系统为十工位分度转盘生产系统。
在本发明中，自动攻丝加工工序包括自动上料、厚度检测、自动钻孔、自动倒角、自动攻丝、自动下料、清洗工装，利用孔径检测设备对自动钻孔孔径进行检测的有无孔检测工序设置在自动钻孔与自动倒角之间，利用孔径检测设备对自动钻孔孔径进行检测的孔径检测工序设置在自动倒角与自动攻丝之间，利用螺纹通止规自动检测设备对自动攻丝螺纹进行检测的螺纹通止规自动检测工序设置在自动攻丝与自动下料之间。
在本发明中，孔径测头为两半式孔径测头。
在本发明中，检测针的向上运动距离与两半式孔径测头压缩距离比例为1：1。
在本发明中，上位机控制系统内建有具备经验值的数据库模型。
在本发明中，上位机控制系统设置有报警器。
在本发明中，上位机控制系统设置有语音提示器。
有益效果：本发明通过在线对加工刀具进行监控并对螺纹加工质量进行检测，以实时对检测数据进行分析，判断刀具的状态，保证加工时刀具处于良好的加工状态，当刀具状态不满足要求时及时更换刀具，从而生产出高质量的螺纹零件，确保应用于航空航天的零件螺纹高质量，有效提高航空航天器的系统安全系数。
附图说明
图1为本发明的较佳实施例中的十工位分度转盘生产系统示意图。
图2为本发明的较佳实施例中的自动攻丝加工工序示意图。
图3为本发明的较佳实施例中的有无孔径检测示意图。
图4为本发明的较佳实施例中的孔径检测示意图。
图5为本发明的较佳实施例中的两半式孔径测头检测示意图。
图6为本发明的较佳实施例中的螺纹通止规自动检测示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
一种自动攻丝系统在线刀具监测方法，基于十工位分度转盘生产系统，将孔径检测设备和螺纹通止规自动检测设备集成至十工位分度转盘生产系统中，孔径检测设备对自动钻孔的孔径进行检测，螺纹通止规自动检测设备对自动攻丝的螺纹进行通规与止规的自动检测，检测后的产品信息通过PLC控制系统集中采集后，上传至上位机控制系统，上位机控制系统对数据进行实时检测、分析，以判断目前刀具状况与零件加工质量，并给出刀具的检查和更换时间点，进行自动攻丝加工如图1～图2所示，工序包括自动上料1、厚度检测2、自动钻孔3、自动倒角5、自动攻丝7、自动下料9、清洗工装10，因孔径监测和自动螺纹通止规检测均为接触式检测，因此在孔径和螺纹检测前增加有无孔检测工位，检测钻头断刀情况，避免当钻头断刀时孔径侧头及螺纹通止规因无孔而造成损坏，利用孔径检测设备对自动钻孔孔径进行检测的有无孔检测4工序设置在自动钻孔3与自动倒角5之间，利用孔径检测设备对自动钻孔孔径进行检测的孔径检测6工序设置在自动倒角5与自动攻丝7之间，利用螺纹通止规自动检测设备对自动攻丝螺纹进行检测的螺纹通止规自动检测8工序设置在自动攻丝7与自动下料9之间；具体步骤如下：
1）有无孔径检测如图3所示，有无孔检测测头41在气缸的带动下，向下运动，当待检测孔零件42上有孔时，带动有无孔检测测头41的气缸能够运动至指定位置，并将有孔信号传输至PLC控制系统；当待检测孔零件42上没有孔或不是通孔时，带动有无孔检测测头41的气缸不能够运动至指定位置，而后将无孔信号传输至PLC控制系统；
2）孔径检测如图4所示，两半式孔径测头43安装在直线导轨上，在直线导轨的带动下在待检测孔44的三个位置处进行三次检测，两半式孔径测头43进入孔时会被挤压，如图5所示，两半式孔径测头43挤压在检测针45的锥面上，检测针45被挤压向上运动，检测针45的向上运动距离与两半式孔径测头43压缩距离比例为1：1，微位移传感器检测检测针45向上运动的距离，即可测得待检测孔44的三个位置处孔径值，而后将测得的三个位置孔径值传输至PLC控制系统；
3）螺纹通止规自动检测如图6所示，螺纹通规段82在自动螺纹通止规检测设备的带动下旋转，旋入待检测螺纹零件83的螺纹内部，若不能顺利通过螺纹孔则将零件螺纹不合格信号传输至PLC控制系统；若顺利通过螺纹孔则继续旋转，螺纹止规段81开始接触螺纹，当止规旋入螺纹圈数小于螺纹检测标准时，将零件螺纹合格信号传输至PLC控制系统，当螺纹止规段81旋入螺纹圈数大于螺纹检测标准时，将零件螺纹不合格信号传输至PLC控制系统；
4）PLC控制系统将采集的有无孔检测、孔径检测和螺纹通止规自动检测的检测结果及数据上传至上位机控制系统，上位机控制系统根据建有具备经验值的数据库模型对数据进行比对，若有无孔检测检测到无孔信息，结合自动钻孔设备的加工完成信号，给出钻头断刀报警，停止加工，并提示更换钻头；若有无孔检测检测到有孔信息，结合孔径检测的三个位置数据值差值大于预设值，给出钻头磨损严重报警，停止加工，并提示更换钻头；当螺纹通止规自动检测时通规检测不合格，结合自动攻丝设备的加工完成信号，给出丝锥断刀或磨损严重报警，停止加工，并提示更换丝锥；当螺纹通止规自动检测时止规检测不合格，给出丝锥磨损严重报警，停止加工，并提示更换丝锥；
5）上位机控制系统对每次加工的检测数据进行保存，生成数据库，再对历史数据进行分析，每次更换刀具时，预判刀具的寿命，并给出人工检查刀具磨损情况的时间点或需要更换刀具的时间点，从而保证加工每个零件时刀具处于良好的状态，以确保加工零件的质量。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种自动攻丝系统在线刀具监测方法，其特征在于，将孔径检测设备和螺纹通止规自动检测设备集成至转盘生产系统中，孔径检测设备对自动钻孔的零件有无孔及孔径进行检测，螺纹通止规自动检测设备对自动攻丝的螺纹进行通规与止规的自动检测，具体步骤如下：
1）有无孔径检测，有无孔检测测头在气缸的带动下，向下运动，当待检测孔零件上有孔时，带动有无孔检测测头的气缸能够运动至指定位置，并将有孔信号传输至PLC控制系统；当待检测孔零件上没有孔或不是通孔时，带动有无孔检测测头的气缸不能够运动至指定位置，而后将无孔信号传输至PLC控制系统；
2）孔径检测，孔径测头安装在直线导轨上，在直线导轨的带动下在待检测孔的三个位置处进行三次检测，孔径测头进入孔时会被挤压，孔径测头挤压在检测针的锥面上，检测针被挤压向上运动，微位移传感器检测检测针向上运动的距离，即可测得待检测孔的三个位置处孔径值，而后将测得的三个位置孔径值传输至PLC控制系统；
3）螺纹通止规自动检测，螺纹通规段在自动螺纹通止规检测设备的带动下旋转，旋入待检测螺纹零件的螺纹内部，若不能顺利通过螺纹孔则将零件螺纹不合格信号传输至PLC控制系统；若顺利通过螺纹孔则继续旋转，螺纹止规段开始接触螺纹，当止规旋入螺纹圈数小于螺纹检测标准时，将零件螺纹合格信号传输至PLC控制系统，当螺纹止规段旋入螺纹圈数大于螺纹检测标准时，将零件螺纹不合格信号传输至PLC控制系统；
4）PLC控制系统将采集的有无孔检测、孔径检测和螺纹通止规自动检测的检测结果及数据上传至上位机控制系统，上位机控制系统对数据进行比对，若有无孔检测检测到无孔信息，结合自动钻孔设备的加工完成信号，给出钻头断刀报警，停止加工，并提示更换钻头；若有无孔检测检测到有孔信息，结合孔径检测的三个位置数据值差值大于预设值，给出钻头磨损严重报警，停止加工，并提示更换钻头；当螺纹通止规自动检测时通规检测不合格，结合自动攻丝设备的加工完成信号，给出丝锥断刀或磨损严重报警，停止加工，并提示更换丝锥；当螺纹通止规自动检测时止规检测不合格，给出丝锥磨损严重报警，停止加工，并提示更换丝锥；
5）上位机控制系统对每次加工的检测数据进行保存，生成数据库，再对历史数据进行分析，给出人工检查刀具磨损情况的时间点或需要更换刀具的时间点。
2.根据权利要求1所述的一种自动攻丝系统在线刀具监测方法，其特征在于，转盘生产系统为十工位分度转盘生产系统。
3.根据权利要求1所述的一种自动攻丝系统在线刀具监测方法，其特征在于，自动攻丝加工工序包括自动上料、厚度检测、自动钻孔、自动倒角、自动攻丝、自动下料、清洗工装，利用孔径检测设备对自动钻孔孔径进行检测的有无孔检测工序设置在自动钻孔与自动倒角之间，利用孔径检测设备对自动钻孔孔径进行检测的孔径检测工序设置在自动倒角与自动攻丝之间，利用螺纹通止规自动检测设备对自动攻丝螺纹进行检测的螺纹通止规自动检测工序设置在自动攻丝与自动下料之间。
4.根据权利要求1所述的一种自动攻丝系统在线刀具监测方法，其特征在于，孔径测头为两半式孔径测头。
5.根据权利要求1所述的一种自动攻丝系统在线刀具监测方法，其特征在于，检测针的向上运动距离与两半式孔径测头压缩距离比例为1：1。
6.根据权利要求1所述的一种自动攻丝系统在线刀具监测方法，其特征在于，上位机控制系统内建有具备经验值的数据库模型。
7.根据权利要求1所述的一种自动攻丝系统在线刀具监测方法，其特征在于，上位机控制系统设置有报警器。
8.根据权利要求1所述的一种自动攻丝系统在线刀具监测方法，其特征在于，上位机控制系统设置有语音提示器。
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