CN114800886A - 一种全自动数控钻床的空心钻头料芯堵塞自动清洗方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于超精密加工技术领域，提供了一种全自动数控钻床的空心钻头料芯堵塞自动清洗方法，包括采集空心钻头内的水流流速值；根据水流流速值的大小，判断空心钻头内料芯的堵塞情况；当空心钻头内料芯堵塞时，通过控制常开阀门关闭时间来增强水路压力，当常开阀门关闭时间达到设定值时，控制常开阀门开启瞬间释放水流压力从而实现自动冲洗空心钻头内堵塞料芯。本发明采用多次冲击压力阶梯式累加的方法从而达到快速高效的解决空心钻头内料芯堵塞，大大减轻人工负担，判断和响应处理速度很快，直接减少了企业经济损失，大大提高加工效率，为真正实现钻床自动化加工做了强有力支撑。
Description
技术领域
本发明属于超精密加工技术领域，具体涉及一种全自动数控钻床的空心钻头料芯堵塞自动清洗方法。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
在电子，光学仪器，航空，航天，机械，医疗器械及能源等工程领域中，超高精密加工这项工艺技术已是必不可少的手段，并且正在不的断完善和提高，向加工精度的极限进军。
超精密加工对工件材质、加工设备、工具、测量和环境等条件都有特殊的要求，工件材质必须极为细致均匀，保证高度的尺寸稳定性,防止加工后发生变形。在材料中，天然花岗石由于其自身的特性而受到越来越多的重视。采用天然花岗石等优质石材做精密机械的零部件，是精密测量仪器、精密机械发展的一个新方向。花岗石构件结构精密，质地均匀，稳定性好，强度大，硬度高，大理石构件能在重负荷及一般温底下保持高精度，并且具有不生锈，耐酸碱，耐磨性，不磁化、不变型等优点。世界上许多国家都广泛采用了花岗石作为量具或精密机械的构件。
在天然花岗石加工过程中，钻孔是极其重要的一个加工环节。全自动数控钻床通过控制Z轴伺服电机上下运动来钻孔，钻孔过程中，由于金刚石空心钻头和花岗岩摩擦会产生大量的热量，通过水流来散热，水流会通过空心钻头流出。由于天然花岗石硬度高，钻孔采用金刚石空心钻头，由于金刚石空心钻头的结构以及天然花岗石硬度高，就比较脆，加工过程中花岗岩残料料芯很容易掉入空心钻头。
料芯堵塞危害严重，一旦无法很快发现堵塞并处理，再下一次钻孔过程中，金刚石钻头会损坏，加工的花岗石也会受损，天然花岗石属于不可再生资源，一旦受损，只能丢弃，重新选料加工，对资源是一种浪费。而且影响交货周期，对企业造成很大的经济损失。
目前，对于这个问题还没有很好的解决办法，只能靠人工时刻盯着钻床的运行来判断是否发生了堵塞，并人工处理，加工钻床是全自动设备，却发挥不了自动化的优势，加工效率低。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种全自动数控钻床的空心钻头料芯堵塞自动清洗方法，本发明采用多次冲击压力阶梯式累加的方法从而达到快速高效的解决空心钻头内料芯堵塞，大大减轻人工负担，判断和响应处理速度很快，直接减少了企业经济损失，大大提高加工效率，为真正实现钻床自动化加工做了强有力支撑。
根据一些实施例，本发明提供了一种空心钻头料芯堵塞自动处理方法，采用如下技术方案：
一种全自动数控钻床的空心钻头料芯堵塞自动清洗方法，包括：
采集空心钻头内的水流流速值；
根据水流流速值的大小，判断空心钻头内料芯的堵塞情况；
当空心钻头内料芯堵塞时，通过控制常开阀门关闭时间来增强水路压力，当常开阀门关闭时间达到设定值时，控制常开阀门开启瞬间释放水流压力从而实现自动冲洗空心钻头内堵塞料芯。
进一步地，所述采集空心钻头内的水流流速值，包括：
采集在数控系统Z轴上升到顶点并开始下降时空心钻头内水流流速；
采集多个水流流速值，去掉最小值和最大值，求取剩余水流流速值的平均值；
将该平均值作为此时刻的最终水流流速值。
进一步地，所述根据水流流速值的大小，判断空心钻头内料芯的堵塞情况，具体为：
当水流流速值的大小小于水流流速报警值，则判定空心钻头内料芯发生堵塞，同时全自动数控钻床暂停；
当水流流速值的大小大于等于水流流速报警值，则判定空心钻头内料芯未发生堵塞。
进一步地，所述水流流速报警值的大小由花岗岩产地和空心钻头的厂家决定。
进一步地，所述当空心钻头内料芯堵塞时，通过控制常开阀门关闭时间来增强水路压力，包括：
当空心钻头内料芯堵塞时，全自动数控钻床暂停，控制常开阀门关闭，通过控制常开阀门的关闭时间间接控制水路压力，当常开阀门关闭时间达到第一时间设定值时，控制常开阀门开启对空心钻头进行第一次冲洗。
进一步地，冲洗一定时间后，采集第一次冲洗后的空心钻头内的水流流速值；
如果此水流流速值仍小于水流流速报警值，则再次关闭常开阀门，通过控制常开阀门的关闭时间间接控制水路压力，当常开阀门关闭时间达到第二时间设定值时，控制常开阀门开启对空心钻头进行第二次冲洗；
冲洗一定时间后，对第二次冲洗后的空心钻头内的水流流速值进行判断，直至判定空心钻头内料芯堵塞消失。
进一步地，当判定空心钻头内料芯堵塞消失，则
全自动数控钻床启动。
进一步地，或，
当空心钻头内料芯堵塞时，控制常开阀门关闭，实时采集水路压力，当水路压力达到设定值时，控制常开阀门开启瞬间释放水流压力从而实现自动冲洗空心钻头内堵塞料芯。
进一步地，当空心钻头内料芯堵塞时，
全自动数控钻床暂停，控制常开阀门关闭，通过压力传感器实时采集水路压力，当水路压力达到第一压力设定值时，控制常开阀门开启对空心钻头进行第一次冲洗。
进一步地，冲洗一定时间后，采集第一次冲洗后的空心钻头内的水流流速值；
如果此水流流速值仍小于水流流速报警值，则再次关闭常开阀门，通过压力传感器实时采集水路压力，当水路压力达到第二压力设定值时，控制常开阀门开启对空心钻头进行第二次冲洗；
冲洗一定时间后，对第二次冲洗后的空心钻头内的水流流速值进行判断，直至判定空心钻头内料芯堵塞消失。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明采用多次冲击压力阶梯式累加的方法从而达到快速高效的解决空心钻头内料芯堵塞，大大减轻人工负担，判断和响应处理速度很快，直接减少了企业经济损失，大大提高加工效率，为真正实现钻床自动化加工做了强有力支撑。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明实施例所述的一种全自动数控钻床的空心钻头料芯堵塞自动清洗方法的流程图。
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。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例一
如图1所示，本实施例提供了一种全自动数控钻床的空心钻头料芯堵塞自动清洗方法，该方法包括以下步骤：
采集空心钻头内的水流流速值；
根据水流流速值的大小，判断空心钻头内料芯的堵塞情况；
当空心钻头内料芯堵塞时，通过控制常开阀门关闭时间来增强水路压力，当常开阀门关闭时间达到设定值时，控制常开阀门开启瞬间释放水流压力从而实现自动冲洗空心钻头内堵塞料芯。
具体地，所述采集空心钻头内的水流流速值，包括：
采集在数控系统Z轴上升到顶点并开始下降时空心钻头内水流流速；
采集多个水流流速值，去掉最小值和最大值，求取剩余水流流速值的平均值；
将该平均值作为此时刻的最终水流流速值。
具体地，所述根据水流流速值的大小，判断空心钻头内料芯的堵塞情况，具体为：
当水流流速值的大小小于水流流速报警值，则判定空心钻头内料芯发生堵塞，同时全自动数控钻床暂停；
当水流流速值的大小大于等于水流流速报警值，则判定空心钻头内料芯未发生堵塞。
其中，所述水流流速报警值的大小由花岗岩产地和空心钻头的厂家决定，并由钻床操作人员根据经验来现场设定。
具体地实施例中，所述当空心钻头内料芯堵塞时，通过控制常开阀门关闭时间来增强水路压力，包括：
当空心钻头内料芯堵塞时，全自动数控钻床暂停，控制常开阀门关闭，通过控制常开阀门的关闭时间间接控制水路压力，当常开阀门关闭时间达到第一时间设定值时，控制常开阀门开启对空心钻头进行第一次冲洗；
冲洗一定时间后，采集第一次冲洗后的空心钻头内的水流流速值；
如果此水流流速值仍小于水流流速报警值，则再次关闭常开阀门，通过控制常开阀门的关闭时间间接控制水路压力，当常开阀门关闭时间达到第二时间设定值时，控制常开阀门开启对空心钻头进行第二次冲洗；
冲洗一定时间后，对第二次冲洗后的空心钻头内的水流流速值进行判断，直至判定空心钻头内料芯堵塞消失；
当判定空心钻头内料芯堵塞消失，则
全自动数控钻床启动。
其中，第二时间设定值大于第一时间设定值，当还需要进行第三次冲洗的话，第三次时间设定值大于第二时间设定，以此类推；且第一时间设定值+第二时间设定值+第三时间设定值+……+第N时间设定值＝常开阀门最大关闭时间。
具体地实施例中，在判定空心钻头内料芯堵塞，具体的处理过程还可以如下：
当空心钻头内料芯堵塞时，控制常开阀门关闭，实时采集水路压力，当水路压力达到设定值时，控制常开阀门开启瞬间释放水流压力从而实现自动冲洗空心钻头内堵塞料芯。
具体地，当空心钻头内料芯堵塞时，全自动数控钻床暂停，控制常开阀门关闭，通过压力传感器实时采集水路压力，当水路压力达到第一压力设定值时，控制常开阀门开启对空心钻头进行第一次冲洗；
冲洗一定时间后，采集第一次冲洗后的空心钻头内的水流流速值；
如果此水流流速值仍小于水流流速报警值，则再次关闭常开阀门，通过压力传感器实时采集水路压力，当水路压力达到第二压力设定值时，控制常开阀门开启对空心钻头进行第二次冲洗；
冲洗一定时间后，对第二次冲洗后的空心钻头内的水流流速值进行判断，直至判定空心钻头内料芯堵塞消失。
具体地，水路压力设定值是由水管的材质和水管的粗细决定的，不同的水管的压力不同，具体根据水管的参数获得，故此处不再赘述。
而且，第一压力设定值小于第二压力设定值，当还需要进行第三次冲洗的话，第二压力设定值小于第三压力设定值，以此类推；且第一压力设定值+第二压力设定值+第三压力设定值+……+第N压力设定值＝水路最大压力。
本方法通过霍尔流速传感器测量水流实时流速来判定堵塞，如果空心钻头被料芯堵塞，水流流速很迅速降低，从而判定空心钻孔堵塞，但是金刚石钻头在下钻过程中，流速也很低，仅仅判定实时流速无法对堵塞进行有效的识别，本方法仅仅在数控系统Z轴上升到顶点并开始下降的那个时刻判断水流流速，可以有效识别出堵塞。
整个数控钻床操作环境是工业环境，对数字信号的干扰非常严重，另外霍尔流速传感器距离单片机(PLC)系统很远，为了提高水流流速采集数据的正确性，本方法在数控系统Z轴上升到顶点并开始下降的那个时刻采集多次水流流速，并且去掉最大值和最小值，求取另外剩余水流流速的平均值，最后作为此时刻采集的最终的水流流速值。
判定堵塞的水流流速低于的具体数值由于花岗岩产地、空心钻头的厂家等因素的不同而不同，如果将此数值写死，会影响堵塞判定的正确性，本方法采用人机交互(例如按键、屏幕等)设定水流流速值，称之为水流流速报警值。
可以理解的是，此值由钻床操作人员根据经验来给出估计值，此值的大小只能影响处理的过程，并不会影响结果，例如操作人员设置的值大点，堵塞初期就会触发程序去解决，程序动作频率高，操作人员设置的值小点，小的堵塞不会触发程序，遇到大的堵塞才会触发程序，程序动作频率低，但无论此值如何设定都不会影响问题的解决。
本方法提供了两种方法通过控制常开阀门关闭来增强水路的压力来自动冲出堵塞的料芯。当水路阀门关闭时，由于水泵一直在运行，水路压力会随着关闭的时间持续增强，第一种方法就是控制阀门关闭的时间，间接控制水路的压力，第二种方法增加压力传感器，实时采集水路的压力，当达到一定的压力值时，就打开常开阀门。两种方法都是通过控制阀门开启瞬间释放水流压力来将空心钻头中的料芯冲出。无论那种方法阀门的位置也很重要，本方法将阀门置于靠近空心钻头的一侧，避免阀门与空心钻头水路过长而造成的能量损耗。
本方法采用了常开阀门，避免了现场掉电而水泵未掉电一直工作压力超过阈值对水路和水泵的破坏。如果采用常闭阀门，数控钻床工作过程中需要一直给电保持常开状态，阀门容易发热，增加了电源和线路的负担，容易发生火灾，本方法采用常开阀门，只有增加水路压力时才会给电，而且增加水路压力的时间很短次数很少，大大降低了各种风险。
通过实际现场操作经验，多次冲击更容易松动卡入空心钻头的料芯，本方法采用多次冲击压力阶梯式累加的方法从而达到快速高效的解决堵塞。第一种方法，如果判定堵塞已经发生，单片机(PLC)立即暂停数控钻床，并控制常开阀门关闭，阀门关闭后由于水泵仍然工作，整个水流的压力会持续增加，其中阀门的关闭时间是200ms，200ms后开启阀门，并持续一段时间，持续一段时间的冲击在一定程度上对堵塞会造成松动，使得下一次冲击更加有效。
例如，持续5s，如果流速仍小于设定流速告警值，立马再次关闭阀门，并不能对堵塞的料芯一个持续的冲击力，无法达到快速高效的效果。5s后再次判断流速，如果仍然堵塞，阀门关闭时间延长为400ms(2倍的200ms)来进行压力阶梯式累加，400ms后开启阀门，并持续5s，再次判断，直到判定堵塞消失，流速正常后，单片机(PLC)立即启动数控钻床继续工作。如果达到阀门最大关闭时间仍然堵塞，则单片机(PLC)输出灯光和声音告警，暂停数控钻床工作，等待人工处理后恢复数控钻床工作。人工干预处理的过程时间比较长，告警灯和声音告警一直输出，会对操作人员造成不好的体验感，采用人机交互(例如按键、屏幕等)来闭锁灯光和声音告警输出，避免了更长久的噪声和灯光污染。
第二种方法类似与第一种方法，区别仅仅关闭阀门后监测水路压力，并以0.1Mpa为单位进行压力累加。
阀门最大关闭时间或者水路最大压力的具体数值由于水路、水泵等因素的不同而不同，如果将此数值写死，会影响堵塞解决的效率，本方法采用人机交互(例如按键、屏幕等)设定此值，使得本方法更加适用。
假设采用的PVC材质的水管，水管最大承受压力是1Mpa，预留20％的裕量最大承受压力就是0.8Mpa，阀门最大压力不得超过0.8Mpa，而最大关闭时间，根据关闭阀门后开始计时，一直观察压力传感器直到达到最大压力所经历的时间就是阀门最大关闭时间。
无论本方法中的任何一个环节出现问题，比如阀门、单片机(PLC)、霍尔流速传感器、压力传感器等，都会直接造成整个全自动数控机床无法正常工作，针对这种情况，采用了人机交互(例如按键、屏幕等)选择投入还是退出整体功能，一旦任何环节出现问题，人工直接退出整体功能，快速恢复生产，不会影响生产进度，问题解决后直接投入整体功能。
通过上述方法，大大减轻人工负担，判断和响应处理速度很快，直接减少了企业经济损失，大大提高加工效率，为真正实现钻床自动化加工做了强有力支撑。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(RandomAccessMemory，RAM)等。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (10)
1.一种全自动数控钻床的空心钻头料芯堵塞自动清洗方法，其特征在于，包括：
采集空心钻头内的水流流速值；
根据水流流速值的大小，判断空心钻头内料芯的堵塞情况；
当空心钻头内料芯堵塞时，通过控制常开阀门关闭时间来增强水路压力，当常开阀门关闭时间达到设定值时，控制常开阀门开启瞬间释放水流压力从而实现自动冲洗空心钻头内堵塞料芯。
2.如权利要求1所述的一种全自动数控钻床的空心钻头料芯堵塞自动清洗方法，其特征在于，所述采集空心钻头内的水流流速值，包括：
采集在数控系统Z轴上升到顶点并开始下降时空心钻头内水流流速；
采集多个水流流速值，去掉最小值和最大值，求取剩余水流流速值的平均值；
将该平均值作为此时刻的最终水流流速值。
3.如权利要求2所述的一种全自动数控钻床的空心钻头料芯堵塞自动清洗方法，其特征在于，所述根据水流流速值的大小，判断空心钻头内料芯的堵塞情况，具体为：
当水流流速值的大小小于水流流速报警值，则判定空心钻头内料芯发生堵塞，同时全自动数控钻床暂停；
当水流流速值的大小大于等于水流流速报警值，则判定空心钻头内料芯未发生堵塞。
4.如权利要求3所述的一种全自动数控钻床的空心钻头料芯堵塞自动清洗方法，其特征在于，所述水流流速报警值的大小由花岗岩产地和空心钻头的厂家决定。
5.如权利要求1所述的一种全自动数控钻床的空心钻头料芯堵塞自动清洗方法，其特征在于，所述当空心钻头内料芯堵塞时，通过控制常开阀门关闭时间来增强水路压力，包括：
当空心钻头内料芯堵塞时，全自动数控钻床暂停，控制常开阀门关闭，通过控制常开阀门的关闭时间间接控制水路压力，当常开阀门关闭时间达到第一时间设定值时，控制常开阀门开启对空心钻头进行第一次冲洗。
6.如权利要求5所述的一种全自动数控钻床的空心钻头料芯堵塞自动清洗方法，其特征在于，冲洗一定时间后，采集第一次冲洗后的空心钻头内的水流流速值；
如果此水流流速值仍小于水流流速报警值，则再次关闭常开阀门，通过控制常开阀门的关闭时间间接控制水路压力，当常开阀门关闭时间达到第二时间设定值时，控制常开阀门开启对空心钻头进行第二次冲洗；
冲洗一定时间后，对第二次冲洗后的空心钻头内的水流流速值进行判断，直至判定空心钻头内料芯堵塞消失。
7.如权利要求6所述的一种全自动数控钻床的空心钻头料芯堵塞自动清洗方法，其特征在于，当判定空心钻头内料芯堵塞消失，则
全自动数控钻床启动。
8.如权利要求1所述的一种全自动数控钻床的空心钻头料芯堵塞自动清洗方法，其特征在于，或，
当空心钻头内料芯堵塞时，控制常开阀门关闭，实时采集水路压力，当水路压力达到设定值时，控制常开阀门开启瞬间释放水流压力从而实现自动冲洗空心钻头内堵塞料芯。
9.如权利要求8所述的一种全自动数控钻床的空心钻头料芯堵塞自动清洗方法，其特征在于，当空心钻头内料芯堵塞时，
全自动数控钻床暂停，控制常开阀门关闭，通过压力传感器实时采集水路压力，当水路压力达到第一压力设定值时，控制常开阀门开启对空心钻头进行第一次冲洗。
10.如权利要求9所述的一种全自动数控钻床的空心钻头料芯堵塞自动清洗方法，其特征在于，冲洗一定时间后，采集第一次冲洗后的空心钻头内的水流流速值；
如果此水流流速值仍小于水流流速报警值，则再次关闭常开阀门，通过压力传感器实时采集水路压力，当水路压力达到第二压力设定值时，控制常开阀门开启对空心钻头进行第二次冲洗；
冲洗一定时间后，对第二次冲洗后的空心钻头内的水流流速值进行判断，直至判定空心钻头内料芯堵塞消失。
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2022
- 2022-04-15 CN CN202210395972.XA patent/CN114800886A/zh active Pending
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