一種深孔鉆頭溫度的在線檢測(cè)控制系統(tǒng)技術(shù)方案

一種深孔鉆頭溫度的在線檢測(cè)控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)采用PLC控制，工作時(shí)，空壓機(jī)把高壓氣體壓入鉆孔對(duì)鉆頭冷卻，并把鉆屑帶出，溫度傳感器PT100置于鉆桿出屑口處。所述控制程序設(shè)置為手動(dòng)控制和自動(dòng)控制兩個(gè)方式。應(yīng)用PT100溫度模塊完成數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集，并根據(jù)溫度信號(hào)的大小，通過(guò)PLC自動(dòng)調(diào)整深孔鉆頭的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)深孔鉆削系統(tǒng)的自動(dòng)溫度調(diào)節(jié)控制、手動(dòng)/自動(dòng)模式切換等功能。該系統(tǒng)具有良好的可擴(kuò)展性、靈活性和可靠穩(wěn)定性，具有較好的推廣應(yīng)用價(jià)值。

On line detecting control system of deep drill bit temperature

The online detection control system for temperature of deep hole drill, the control system adopts PLC control, when the air compressor pressure into the high-pressure gas drilling drill for cooling, and the cuttings carried out temperature sensor PT100 in the mouth of the pipe out of the chip. The control program is set to two modes: manual control and automatic control. PT100 temperature module was used to complete the real-time data acquisition, and according to the size of temperature signal, automatically adjust the operation state of deep hole drill through the PLC, realize the function of automatic temperature control system of deep hole drilling, manual / automatic mode switch. The system has good scalability, flexibility and reliability, and has good popularization and application value.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種深孔鉆頭溫度的在線檢測(cè)控制系統(tǒng)
本專(zhuān)利技術(shù)涉及一種深孔鉆頭溫度的在線檢測(cè)控制系統(tǒng)，適用于機(jī)械領(lǐng)域。
技術(shù)介紹
深孔鉆床的加工精度與主軸鉆頭和工件的變形量存在著密切關(guān)系，而熱變形是其中最重要的成分。所以，改善鉆頭和工件的熱變形就顯得尤為突出了。利用ANSYS軟件對(duì)干式內(nèi)排屑深孔鉆頭進(jìn)行熱工分析，可給出干式深孔鉆頭刀面切削溫度與轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量的變化曲線，據(jù)此給出干式深孔鉆頭的控制方法：用壓縮空氣作冷卻介質(zhì)，采取刀具的轉(zhuǎn)速控制和刀具的進(jìn)給控制聯(lián)合機(jī)制來(lái)配合刀具的降溫，可達(dá)到刀具的比較理想的降溫效果。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專(zhuān)利技術(shù)提出了一種深孔鉆頭溫度的在線檢測(cè)控制系統(tǒng)，應(yīng)用PT100溫度模塊完成數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集，并根據(jù)溫度信號(hào)的大小，通過(guò)PLC自動(dòng)調(diào)整深孔鉆頭的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)深孔鉆削系統(tǒng)的自動(dòng)溫度調(diào)節(jié)控制、手動(dòng)/自動(dòng)模式切換等功能。本專(zhuān)利技術(shù)所采用的技術(shù)方案是：所述控制系統(tǒng)采用PLC控制，工作時(shí)，空壓機(jī)把高壓氣體壓入鉆孔對(duì)鉆頭冷卻，并把鉆屑帶出，溫度傳感器PT100置于鉆桿出屑口處。PLC通過(guò)FX2N-4AD-PT溫度模塊得到鉆頭的溫度值，比較分析后通過(guò)變頻器和進(jìn)給電機(jī)驅(qū)動(dòng)器分別控制主軸電動(dòng)機(jī)和進(jìn)給電機(jī)，控制主軸轉(zhuǎn)速和鉆頭的進(jìn)給量，以達(dá)降低鉆頭溫度的目的。所述控制程序設(shè)置為手動(dòng)控制和自動(dòng)控制兩個(gè)方式。手動(dòng)擋的操作中，先確定系統(tǒng)開(kāi)啟，各項(xiàng)指標(biāo)正常并處于待機(jī)模式。在觸摸屏上將“自動(dòng)/停止/手動(dòng)”旋鈕置于“手動(dòng)”位置上，系統(tǒng)只在PLC配合下手動(dòng)工作，鉆頭主軸電動(dòng)機(jī)的變頻器不參與工作。手動(dòng)操作適用于深孔鉆床的檢修調(diào)式及變頻器出故障時(shí)使用，也可直接鉆削淺孔時(shí)使用。手動(dòng)啟動(dòng)與停止分別由其對(duì)應(yīng)的“啟動(dòng)”和“停止”按鈕完成，并點(diǎn)亮或熄滅指示燈。自動(dòng)擋操作中，將觸摸屏操作面板上的按鈕置于“自動(dòng)”位置上，此時(shí)系統(tǒng)在PLC控制下自動(dòng)工作，只需調(diào)整前面板上的“轉(zhuǎn)速”和“進(jìn)給量”來(lái)進(jìn)行所需要的鉆削參數(shù)選擇。PLC會(huì)根據(jù)設(shè)定的鉆削轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量值自動(dòng)工作，當(dāng)鉆頭溫度低于600℃時(shí)，PLC無(wú)需調(diào)節(jié)主軸電動(dòng)變頻器的工作參數(shù)及進(jìn)給電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)器參數(shù);當(dāng)鉆頭溫度超過(guò)600℃時(shí)，PLC自動(dòng)降低變頻器的工作頻率及進(jìn)給電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)脈沖數(shù)，以降低鉆頭轉(zhuǎn)速和減少進(jìn)給量。當(dāng)鉆頭溫度繼續(xù)超過(guò)600℃時(shí)，PLC再次降低變頻器的工作頻率及進(jìn)給電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)脈沖數(shù)，直至降低鉆頭轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量至零值，保護(hù)鉆頭不會(huì)因?yàn)闇囟冗^(guò)高而損壞。如果鉆頭溫度減少并降低到600℃之下時(shí)，PLC把轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量恢復(fù)到正常值。若將“自動(dòng)/停止/手動(dòng)”旋鈕置于“停止”位置上，系統(tǒng)的自動(dòng)模式停止，進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。本專(zhuān)利技術(shù)的有益效果是：該系統(tǒng)應(yīng)用PT100溫度模塊完成數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集，并根據(jù)溫度信號(hào)的大小，通過(guò)PLC自動(dòng)調(diào)整深孔鉆頭的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)深孔鉆削系統(tǒng)的自動(dòng)溫度調(diào)節(jié)控制、手動(dòng)/自動(dòng)模式切換等功能。該系統(tǒng)具有良好的可擴(kuò)展性、靈活性和可靠穩(wěn)定性，具有較好的推廣應(yīng)用價(jià)值。附圖說(shuō)明圖1是本專(zhuān)利技術(shù)的深孔加工原理圖。圖2是本專(zhuān)利技術(shù)的PT100放置位置示意圖。圖中：1.深孔鉆床；2.工件；3.中心架；4.進(jìn)氣裝置；5.高壓風(fēng)管；6.空壓機(jī)；7.鉆桿；8.鉆桿連接器；9.大拖板；10.卡盤(pán)；11.工件；12.進(jìn)氣裝置；13.鉆桿；14.PT100；15.拖板；16.主軸電動(dòng)機(jī)；17.進(jìn)給電機(jī)。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本專(zhuān)利技術(shù)作進(jìn)一步說(shuō)明。如圖1，被加工工件由車(chē)床上的中心架3定位并夾緊。鉆孔加工時(shí)，工件2由主軸的夾頭夾緊并在主軸帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，鉆桿7則由大拖板9帶動(dòng)作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。機(jī)床工作臺(tái)上安裝了進(jìn)氣裝置4，并通過(guò)0形密封圈與工件右端面密封連接。壓縮空氣由進(jìn)氣裝置4的進(jìn)氣口注入，經(jīng)過(guò)鉆桿7的外徑與孔壁間的縫隙流入切削區(qū)，對(duì)刀具進(jìn)行冷卻，切屑隨壓縮空氣一起由鉆桿內(nèi)孔通過(guò)鉆桿尾部出口排出。壓縮空氣壓力不小于150kPa，切削用量可選用轉(zhuǎn)速n=600~900r/min，進(jìn)給量f=0.05~0.09mm/r。由于鉆桿較長(zhǎng)，容易變形，因此在機(jī)床導(dǎo)軌上可安裝活動(dòng)的中心支承，可對(duì)鉆桿的任意位置進(jìn)行支承。如圖2，控制系統(tǒng)采用PLC控制，工作時(shí)，空壓機(jī)把高壓氣體壓入鉆孔對(duì)鉆頭冷卻，并把鉆屑帶出，溫度傳感器PT100置于鉆桿出屑口處。PLC通過(guò)FX2N-4AD-PT溫度模塊得到鉆頭的溫度值，比較分析后通過(guò)變頻器和進(jìn)給電機(jī)驅(qū)動(dòng)器分別控制主軸電動(dòng)機(jī)和進(jìn)給電機(jī)，控制主軸轉(zhuǎn)速和鉆頭的進(jìn)給量，以達(dá)降低鉆頭溫度的目的。為保證冷卻效果和排屑順暢，壓縮空氣應(yīng)保持適當(dāng)?shù)膲毫土髁?。加工小直徑深孔時(shí)可采用高壓力、小流量；加工大直徑深孔時(shí)可采用低壓力、大流量。切屑和熱空氣從排屑桿中間排出，這種方式排屑效果好。該系統(tǒng)的控制程序設(shè)置為手動(dòng)控制和自動(dòng)控制兩個(gè)方式。手動(dòng)擋的操作中，先確定系統(tǒng)開(kāi)啟，各項(xiàng)指標(biāo)正常并處于待機(jī)模式。在觸摸屏上將“自動(dòng)/停止/手動(dòng)”旋鈕置于“手動(dòng)”位置上，系統(tǒng)只在PLC配合下手動(dòng)工作，鉆頭主軸電動(dòng)機(jī)的變頻器不參與工作。手動(dòng)操作適用于深孔鉆床的檢修調(diào)式及變頻器出故障時(shí)使用，也可直接鉆削淺孔時(shí)使用。手動(dòng)啟動(dòng)與停止分別由其對(duì)應(yīng)的“啟動(dòng)”和“停止”按鈕完成，并點(diǎn)亮或熄滅指示燈。自動(dòng)擋操作中，將觸摸屏操作面板上的按鈕置于“自動(dòng)”位置上，此時(shí)系統(tǒng)在PLC控制下自動(dòng)工作，只需調(diào)整前面板上的“轉(zhuǎn)速”和“進(jìn)給量”來(lái)進(jìn)行所需要的鉆削參數(shù)選擇。PLC會(huì)根據(jù)設(shè)定的鉆削轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量值自動(dòng)工作，當(dāng)鉆頭溫度低于600℃時(shí)，PLC無(wú)需調(diào)節(jié)主軸電動(dòng)變頻器的工作參數(shù)及進(jìn)給電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)器參數(shù);當(dāng)鉆頭溫度超過(guò)600℃時(shí)，PLC自動(dòng)降低變頻器的工作頻率及進(jìn)給電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)脈沖數(shù)，以降低鉆頭轉(zhuǎn)速和減少進(jìn)給量。當(dāng)鉆頭溫度繼續(xù)超過(guò)600℃時(shí)，PLC再次降低變頻器的工作頻率及進(jìn)給電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)脈沖數(shù)，直至降低鉆頭轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量至零值，保護(hù)鉆頭不會(huì)因?yàn)闇囟冗^(guò)高而損壞。如果鉆頭溫度減少并降低到600℃之下時(shí)，PLC把轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量恢復(fù)到正常值。若將“自動(dòng)/停止/手動(dòng)”旋鈕置于“停止”位置上，系統(tǒng)的自動(dòng)模式停止，進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種深孔鉆頭溫度的在線檢測(cè)控制系統(tǒng)，其特征是：所述控制系統(tǒng)采用PLC控制，工作時(shí)，空壓機(jī)把高壓氣體壓入鉆孔對(duì)鉆頭冷卻，并把鉆屑帶出，溫度傳感器PT100置于鉆桿出屑口處。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種深孔鉆頭溫度的在線檢測(cè)控制系統(tǒng)，其特征是：所述控制系統(tǒng)采用PLC控制，工作時(shí)，空壓機(jī)把高壓氣體壓入鉆孔對(duì)鉆頭冷卻，并把鉆屑帶出，溫度傳感器PT100置于鉆桿出屑口處。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種深孔鉆頭溫度的在線檢測(cè)控制系統(tǒng)，其特征是：所述PLC通過(guò)FX2N-4AD-PT溫度模塊得到鉆頭的溫度值，比較分析后通過(guò)變頻器和進(jìn)給電機(jī)驅(qū)動(dòng)器分別控制主軸電動(dòng)機(jī)和進(jìn)給電機(jī)，控制主軸轉(zhuǎn)速和鉆頭的進(jìn)給量，以達(dá)降低鉆頭溫度的目的。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種深孔鉆頭溫度的在線檢測(cè)控制系統(tǒng)，其特征是：所述控制程序設(shè)置為...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：姚秋麗，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：姚秋麗，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：遼寧,21