CN115122157A - 一种打孔攻丝钻头丝锥异常检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及机床异常检测技术领域，且公开了一种打孔攻丝钻头丝锥异常检测装置，包括机床本体，所述机床本体的前侧滑动设置有机床门，所述机床门上设置有观察窗，所述机床本体内部的左侧设置有检测装置，所述机床本体内部的上方设置有主轴控制器，所述主轴控制器位于检测装置的右侧，所述检测装置和主轴控制器之间通过RS‑通讯电路连接，所述主轴控制器的下端设置有主轴电机，所述主轴电机的下端设置有钻头，所述机床本体内部的底部依次设置有第一滑台、第二滑台和虎钳。该装置避免因批量加工时钻头与丝锥的正常消耗而造成的工件加工尺度不达标，减少人工时刻监视判断刀具的磨损情况，大大提高了生产力，节约了劳动以及材料成本。
Description
技术领域
本发明涉及机床异常检测技术领域，具体为一种打孔攻丝钻头丝锥异常检测装置。
背景技术
由于钻孔深度较深，数量较多，所以钻头在钻到一定的深度的时候摩擦增大，热量瞬间提高，钻削的工件材料的铁屑会附着在钻头上，因为钻头会一直疲劳工作，所以在这种恶劣的条件下随时会出现钻头断裂的情况，若没能及时检查并从生产线中挑选出来处理，带有断裂的钻头的工件就会从生产线流到下一个工位，在没了解情况就贸然对有断裂钻头存在的孔加工会导致工件体报废以及这道工序的刀具报废，出现质量事故。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种打孔攻丝钻头丝锥异常检测装置。
(二)技术方案
为解决上述问题，本发明提供如下技术方案：一种打孔攻丝钻头丝锥异常检测装置，包括机床本体，所述机床本体的前侧滑动设置有机床门，所述机床门上设置有观察窗，所述机床本体内部的左侧设置有检测装置，所述机床本体内部的上方设置有主轴控制器，所述主轴控制器位于检测装置的右侧，所述检测装置和主轴控制器之间通过RS-通讯电路连接，所述主轴控制器的下端设置有主轴电机，所述主轴电机的下端设置有钻头，所述机床本体内部的底部依次设置有第一滑台、第二滑台和虎钳。
优选的，所述检测装置用于接受主轴控制器内部检测信号，向主轴控制器内部发出动作指令，所述主轴控制器可以控制钻床沿Z轴方向移动。
优选的，所述机床本体的右侧设置有控制面板，所述控制面板可以设定程序，设定扭力上限与下限，正常工作状态扭力与异常状态扭力。
优选的，所述机床本体的右上方设置有报警器，所述报警器可以发出警报信号。
优选的，所述第一滑台可以沿Y轴方向移动，所述第二滑台可以沿X轴方向移动，所述虎钳可以将工件进行夹紧。
优选的，所述电机的输出功率P＝UI(电压与电流之积)，而电机输出扭矩计算公式：
T＝9550P/n
其中，9550为常数，T是输出扭矩(N.m)，P是电机输出功率(Kw)，n是转速(rpm，每分钟转速)，可以推出电流与扭矩的计算公式：
T＝9550UI/n
其中，由于电机在实际工作过程中会产生负载，负载的计算公式：
δ＝Imx/Imn
其中，δ为电机负载率，Imx是实际工作电流，Imn是额定工作电流，通过电机负载率可以推断出电机实际扭矩，电机实际扭矩计算公式：
T’＝T＊δ＝(9550p/n)＊(Imx/Imn)。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种打孔攻丝钻头丝锥异常检测装置，具备以下有益效果：
1、该打孔攻丝钻头丝锥异常检测装置，在工作之前提前设定扭力上限与下限，正常工作状态扭力与异常状态扭力，避免因批量加工时钻头与丝锥的正常消耗而造成的工件加工尺度不达标，减少人工时刻监视判断刀具的磨损情况，大大提高了生产力，节约了劳动以及材料成本。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图中：1机床本体、2观察窗、3机床门、4检测装置、5RS-485通讯电路、6主轴控制器、7报警器、8控制面板、9主轴电机、10钻头、11虎钳、12第一滑台、13第二滑台。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
请参阅图1，本发明提供一种新的技术方案：一种打孔攻丝钻头丝锥异常检测装置，包括有机床本体1，所述机床本体1的前侧滑动设置有机床门3，所述机床门3上设置有观察窗2，所述机床本体1内部的左侧设置有检测装置4，所述机床本体1内部的上方设置有主轴控制器6，所述主轴控制器6位于检测装置4的右侧，所述检测装置4和主轴控制器6之间通过RS-485通讯电路5连接，所述主轴控制器6的下端设置有主轴电机9，所述主轴电机9的下端设置有钻头10，所述机床本体1内部的底部依次设置有第一滑台12、第二滑台13和虎钳11。
在本实施例中，关闭所述机床门3可以避免机床在工作过程中产生的飞屑溅出，对工作人员造成损害，通过所述观察窗2可以观察机床本体1内部工作进度和设备运行状态。
在本实施例中，所述检测装置4用于接受主轴控制器6内部检测信号，向主轴控制器6内部发出动作指令，所述主轴控制器6可以控制钻床沿Z轴方向移动。
在本实施例中，所述机床本体1的右侧设置有控制面板8，所述控制面板8可以设定程序，设定扭力上限与下限，正常工作状态扭力与异常状态扭力；超过正常工作扭力值时，代表钻头或丝锥磨损或折断；低于正常工作设定值时，代表钻头折断空载报警。
在本实施例中，所述机床本体1的右上方设置有报警器7，所述报警器7可以发出警报信号，提醒工作人员机器故障及时维修。
在本实施例中，所述第一滑台12可以沿Y轴方向移动，所述第二滑台13可以沿X轴方向移动，所述虎钳11可以将工件进行夹紧。
本实施例中所述电机的输出功率P＝UI(电压与电流之积)，而电机输出扭矩计算公式：
T＝9550P/n
其中，9550为常数，T是输出扭矩(N.m)，P是电机输出功率(Kw)，n是转速(rpm，每分钟转速)，可以推出电流与扭矩的计算公式：
T＝9550UI/n
其中，由于电机在实际工作过程中会产生负载，负载的计算公式：
δ＝Imx/Imn
其中，δ为电机负载率，Imx是实际工作电流，Imn是额定工作电流，通过电机负载率可以推断出电机实际扭矩，电机实际扭矩计算公式：
T’＝T＊δ＝(9550p/n)＊(Imx/Imn)
通过控制面板8可以设置程序计算电机实际扭矩，根据电机实际扭矩设定扭力上限与下限，正常工作状态扭力与异常状态扭力，使检测精度得到提高，提高机床的精度。
实施例二
设定该发明使用电机相关数据；电机的输出功率＝3.5Kw，额定电流＝87.5A，转速＝1250rpm，电机实际电流＝78.9A，通过上述电机实际扭矩计算公式可以计算出该电机的实际扭矩：
T’＝T＊δ＝(9550p/n)＊(Imx/Imn)＝(9550＊3.5/1250)＊(78.9/87.5)＝26.74＊0.9＝24.06N.m
具体地，根据该型号电机的实际扭矩可设定扭力上限与下限，根据工作人员长期工作经验和试验结果可得知，机床上下限机床上下限设定应当不超过5N.m为最佳，进而可以设定扭力上限为29.06N.m，扭力下限为19.06N.m，具体工作流程：首先通过控制面板8设定电机扭力上限为29.06N.m，扭力下限为19.06N.m，然后通过控制面板8将上下限扭力值设定在运行程序中，然后将需要加工的工件放置在虎钳11上夹紧固定，然后关闭机床门3，通过观察窗2观察机床运行状态，首先机床根据控制面板8内部运行程序使第一滑台12和第二滑台13沿Y轴和X轴方向移动，进而使工件需要钻孔位置位于钻头10的上方，然后通过控制程序控制主轴控制器6向下移动至工件10mm处，通过控制程序控制主轴电机9启动，进而带动钻头10转动，然后根据程序设定的进给量和速度进行钻孔，通过RS-485通讯电路5可以将主轴控制器6上主轴电机9实时扭矩传输至检测装置4内部，实时对电机扭矩进行检测，当电机实际扭矩超过设定上限29.06N.m，代表钻头磨损或折断，通过检测装置4发出警报，然后通过控制面板8控制运行程序停止，进而使机床停止工作，同时检测装置4会向报警器7发出警报信息，进而使报警器7闪烁，发出报警信号，提醒工作人员进行维修，当电机实际扭矩超过设定下限19.06N.m，代表钻头折断空载，同样通过系统发出警报信息，及时避免因批量加工时钻头的正常消耗而造成的工件加工尺度不达标，减少人工时刻监视判断刀具的磨损情况，大大提高了生产力，节约了劳动以及材料成本。
实施例三
在本实施例中，当需要对钻孔进行攻丝时，钻头10则改用丝锥钻头进行工作，根据丝锥的平均寿命，丝锥攻丝所需要的切削力的计算公式为：
F＝S*K*d/1000
其中，S为切削面积(单位mm2)，S＝0.25*L2，L为攻丝螺孔的螺距(单位mm)，d为丝锥大径(单位mm)，K为常数参数(单位N/mm2)，它是根据材料切削难易程度进行设定的。
具体地，根据上述公式可以准确地计算出攻丝所需扭矩大小，具体以M12×1.6的丝锥钻头为例，工件材料为#45号钢，根据#45号钢的硬度和拉伸强度可得知#45号钢的K＝2500N/mm2,根据切削力的计算公式可以计算出丝锥攻丝所需要的扭矩：
F＝S*K*d/1000＝0.25*1.62*2500*12/1000＝19.2N.m
由此可以看出，丝锥钻头攻丝与钻孔钻头钻孔所需的扭力值大小具有明显的差异性，攻丝考虑的扭力因素主要是丝锥大小与工件材质，而钻孔扭力考虑的因素则是电机功率、转速和电流，因此，当需要对工件使用丝锥钻头进行攻丝作业时，不能按照平常钻孔所需的扭矩大小进行设定上限与下限，需要根据丝锥攻丝所需要扭矩计算公式进行计算，同理，根据工作人员长期工作经验和试验结果可得知，机床上下限机床上下限设定应当不超过5N.m为最佳，进而可以设定扭力上限为24.2N.m，扭力下限为14.2N.m，具体工作流程：首先通过控制面板8设定电机扭力上限为24.2N.m，扭力下限为14.2N.m，然后通过控制面板8将上下限扭力值设定在运行程序中，超过正常工作扭力上限值时，代表钻丝锥磨损或折断；低于正常工作设定下限值时，代表丝锥折断空载报警，检测装置4通过RS-485通讯电路5检测主轴控制器6，反馈到控制面板8，及时发出报警信息。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种打孔攻丝钻头丝锥异常检测装置，包括机床本体，其特征在于：所述机床本体的前侧滑动设置有机床门，所述机床门上设置有观察窗，所述机床本体内部的左侧设置有检测装置，所述机床本体内部的上方设置有主轴控制器，所述主轴控制器位于检测装置的右侧，所述检测装置和主轴控制器之间通过RS-通讯电路连接，所述主轴控制器的下端设置有主轴电机，所述主轴电机的下端设置有钻头，所述机床本体内部的底部依次设置有第一滑台、第二滑台和虎钳。
2.根据权利要求1所述的一种打孔攻丝钻头丝锥异常检测装置，其特征在于：所述检测装置用于接受主轴控制器内部检测信号，向主轴控制器内部发出动作指令，所述主轴控制器可以控制钻床沿Z轴方向移动。
3.根据权利要求1所述的一种打孔攻丝钻头丝锥异常检测装置，其特征在于：所述机床本体的右侧设置有控制面板，所述控制面板可以设定程序，设定扭力上限与下限，正常工作状态扭力与异常状态扭力。
4.根据权利要求1所述的一种打孔攻丝钻头丝锥异常检测装置，其特征在于：所述机床本体的右上方设置有报警器，所述报警器可以发出警报信号。
5.根据权利要求1所述的一种打孔攻丝钻头丝锥异常检测装置，其特征在于：所述第一滑台可以沿Y轴方向移动，所述第二滑台可以沿X轴方向移动，所述虎钳可以将工件进行夹紧。
6.根据权利要求1所述的一种打孔攻丝钻头丝锥异常检测装置，其特征在于：所述电机的输出功率P＝UI(电压与电流之积)，而电机输出扭矩计算公式：
T＝9550P/n
其中，9550为常数，T是输出扭矩(N.m)，P是电机输出功率(Kw)，n是转速(rpm，每分钟转速)，可以推出电流与扭矩的计算公式：
T＝9550UI/n
其中，由于电机在实际工作过程中会产生负载，负载的计算公式：
δ＝Imx/Imn
其中，δ为电机负载率，Imx是实际工作电流，Imn是额定工作电流，通过电机负载率可以推断出电机实际扭矩，电机实际扭矩计算公式：
T’＝T＊δ＝(9550p/n)＊(Imx/Imn)。
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