小型深孔钻床数控系统技术方案

本发明专利技术公开了小型深孔钻床数控系统，卡盘（2）安装气缸（1）顶杆上，钻头（4）安装主轴电机（3）+轴上，伺服电机（6）连接工作台（8），文本显示器（9）连接PLC控制器（10），PLC控制器（10）经继电器（11）、电磁阀（18）连接气缸（1），气缸（1）上气缸压力检测器（16）连接PLC控制器（10），PLC控制器（10）经交流接触器（12）分别连接主轴电机（3）和切削液电机（5），切削液电机（5）的液位开关（13）连接PLC控制器（10），PLC控制器（10）经伺服驱动器（14）连接伺服电机（6），轨道（7）的限位开关（15）连接PLC控制器（10）。本发明专利技术利用数控技术加工深孔，实现数字化和自动化，减轻劳动强度，保证加工精度，提高生产和经济效益。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了小型深孔钻床数控系统，卡盘（2）安装气缸（1）顶杆上，钻头（4）安装主轴电机（3）+轴上，伺服电机（6）连接工作台（8），文本显示器（9）连接PLC控制器（10），PLC控制器（10）经继电器（11）、电磁阀（18）连接气缸（1），气缸（1）上气缸压力检测器（16）连接PLC控制器（10），PLC控制器（10）经交流接触器（12）分别连接主轴电机（3）和切削液电机（5），切削液电机（5）的液位开关（13）连接PLC控制器（10），PLC控制器（10）经伺服驱动器（14）连接伺服电机（6），轨道（7）的限位开关（15）连接PLC控制器（10）。本专利技术利用数控技术加工深孔，实现数字化和自动化，减轻劳动强度，保证加工精度，提高生产和经济效益。【专利说明】小型深孔钻床数控系统
本专利技术属于深孔数控加工领域，涉及深孔加工的数控化，具体涉及一种小型深孔 钻床数控系统。
技术介绍
在国外，数控技术在深孔钻床上得到应用是80年代后期才逐渐开始，特别是90年 以后这种先进技术才得到推广。而在我国数控深孔钻床加工技术尚是一个新兴的产业。劳 动密集型、手工生产为主、工人劳动强度大、加工精度低、自动化程度低、技术含量低，上述 特点决定了机床行业的现状，这一切制约着我国机床行业向着高层建筑、复杂结构、高水平 前进的步伐。数控机床加工设备的制造在我国虽然起步较晚，但是发展的势头迅猛，与国外 产品相比具有自己的技术特点，目前渐以形成了较强的配套能力。尽管如此，我们应该清 醒的看到，在我国数控加工设备的规格、加工工艺、满足各种用户的需求方面仍有一定的差 距，而高精度高性能深孔数控加工技术及其控制系统开发技术还是一个空白。 传统的普通钻床钻孔加工的精度和效率直接受操作人员的操作熟练程度、疲劳程 度等人为因素影响，如果要想得到高精度以及高效率的结果十分不易。并且，随着科学技术 不断进步，高强度以及高硬度、高价值、难加工的深孔零件的不断涌现，加工工件对于加工 深度、精度以及效率上的要求更加严格，更使得深孔加工技术成为零件加工的重要工序和 加工瓶颈。传统加工由于工艺本身的系统刚度、切削废料排出问题及工作过程冷却润滑问 题的限制，越来越难满足甚至已不能达到现在对深孔加工在加工深度、精度、效率和材料上 的严格要求。因此，此时深孔加工工艺对于一种特定的钻削技术的需求愈加突出。 数控深孔钻床有别于传统的孔加工方式，依靠特定的钻削技术(如枪钻、BTA钻、喷 吸钻等)，对长径比大于10的深孔孔系和精密浅孔进行钻削加工。数控深孔钻床是基于传统 深孔钻床，利用计算机控制技术实现钻孔过程自动化的先进设备，代表着先进、高效的孔加 工技术。通过一次走刀就可以获得精密的加工效果，加工出来的孔位置准确，尺寸精度好， 直线度、同轴度高，并且有很高的表面光洁度和重复性。深孔钻削加工(孔深和孔径的比值 > 10)在机械加工领域中占有非常重要的地位，约占孔加工量的40%以上。随着我国机械 制造业的迅速发展，使得原本局限于军事工业、航空航天等特定领域的数控深孔加工技术 及装备，在纺织机械、石油机械、印刷机械、包装机械、医疗器械、汽车拖拉机、橡塑模具以及 发电机制造、机床制造等行业有关零件的深孔加工中得到应用，这些都为深孔数控加工技 术及数控系统研发创新提出了迫切的需求和良好的发展前景。 目前，深孔加工技术主要存在以下几个难题：（1)深孔加工处于一种封闭或半封 闭的加工状态下，不能直接观察刀具的切削和走刀情况，存在废品率过高的风险；（2)切屑 在深孔内，排屑路径较长，不便于排屑； (3)切削热量在切削区内不便于散发，引起机器的磨损；(4)一般情况下，由于被加工 孔的深度与直径的比例较大，钻杆细长，其刚性差，工作时容易偏斜及产生振动，而且会随 着长径比的增加而增加，被加工孔的精度和表面粗糙度也较难保证；(5)由于工件的材质 不均匀以及钻头的磨损，钻削力的值会在很大范围内变化，在某些时候，还会出现过载现 象，从而引起钻头纵向弯曲、偏移、甚至折断。 以上几个问题，构成了研究深孔加工技术的核心。为了提高深孔加工效率和可靠 性，研究者在机床设计、制造时采取了一些方法来改善机床的性能，综上所述，利用机钻钻 削深孔的机床与其他机床一样发展迅速，向数控多轴化、多功能化、智能化方向发展，不久 的将来环保型的数控深孔钻床将陆续出现，以减少操作人员的劳动强度、消除油烟污染对 人体的影响，最终实现全自动化、环保、数控和绿色加工。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：提供一种小型深孔钻床数控 系统，利用数控技术改进传统手工深孔加工方式，实现加工过程数字化和自动化，以减 轻操作人员的劳动强度，提高加工精度，提高生产率和经济效益，实现全自动化、环保、数控 和绿色加工。 本专利技术的技术解决方案如下：该小型深孔钻床包括安装在工作台上的气缸、卡盘、 主轴电机、钻头、切削液电机和伺服电机，卡盘安装在气缸的顶杆上，钻头安装在主轴电机 的轴上，伺服电机连接位于轨道上的工作台；其特征是：在小型深孔钻床上安装基于 文本显示器和PLC控制器的数控系统，所述数控系统包括文本显示器、PLC控制器、继 电器、交流接触器、液位开关、伺服驱动器、限位开关和气缸压力检测器；文本显示器连接 PLC控制器；PLC控制器经继电器、电磁阀连接气缸，气缸上安装气缸压力检测器，气缸压力 检测器连接PLC控制器；PLC控制器经继电器、交流接触器分别连接主轴电机和切削液电 机，切削液电机连接液位开关，液位开关连接PLC控制器；PLC控制器经EM235模块、伺服驱 动器连接伺服电机，工作台的轨道的两端分别安装限位开关，限位开关连接PLC控制器。 本专利技术具有以下优点： 1、本专利技术所述数控深孔钻床执行机构由伺服电机、主轴电机、切削液电机组成；伺服电 机根据运动过程改变工进工作台的平移速度，从而控制钻孔进给速度，伺服电机速度通过 触摸式文本显示器设置；主轴电机根据要求实现正反转的自动切换，用以控制钻头钻进和 退屑操作；切削液电机控制切削液的输出来实现排屑以及冷却工件；通过文本显示器来对 设备进行操作，并能在文本显示器上显示运动过程中的相关参数信息。 2、通过在显示器中输入预定的转速，再通过算法计算给伺服驱动器输入对应的电 压，实现转速的控制，工作的精度高，加工零点定位准确。 3、深孔数控钻床能够对不同结构的工件进行加工，电气控制有手动控制和自控控 制两种模式；手动控制模式中有工件夹紧与松开，主轴正反转，伺服电机正反转，切削液开 与关，各部件独立，但能同时开关，并且电机能够点动运行；自动控制模式中有启动、暂停键 和报警灯控制，并且要能够对平移速度、工进速度、平移距离、加工位置参数和工进深度参 数设置； 自动模式的工作步骤：1)工作台退到夹件位置(零点定位)，气缸松开，人工装入工件后 再夹紧；2)按自动启动按钮，气缸夹紧，主轴正转启动，快速移动到加工位置(可设置值，一 般距离工件3?5mm)后，切屑液电机开；3)工作进给(总工进位移，工进速度参数都为可设 置值)，工进一定深度(单次工进位移为可设置值）后，切屑液电机关，快速退回孔外排屑，再 次工进，切屑液电机开本文档来自技高网...

【技术保护点】
小型深孔钻床数控系统，该小型深孔钻床包括安装在工作台（8）上的气缸（1）、卡盘（2）、主轴电机（3）、钻头（4）、切削液电机（5）和伺服电机（6），卡盘（2）安装在气缸（1）的顶杆上，钻头（4）安装在主轴电机（3）的轴上，伺服电机（6）连接位于轨道（7）上的工作台（8）；其特征是：在小型深孔钻床上安装基于文本显示器和PLC控制器的数控系统，所述数控系统连接PC机，它包括文本显示器（9）、PLC控制器（10）、继电器（11）、交流接触器（12）、液位开关（13）、伺服驱动器（14）、限位开关（15）和气缸压力检测器（16）；文本显示器（9）连接PLC控制器（10）；PLC控制器（10）经继电器（11）、电磁阀（18）连接气缸（1），气缸（1）上安装气缸压力检测器（16），气缸压力检测器（16）连接PLC控制器（10）；PLC控制器（10）经继电器、交流接触器（12）分别连接主轴电机（3）和切削液电机（5），切削液电机（5）连接液位开关（13），液位开关（13）连接PLC控制器（10）；PLC控制器（10）经EM235模块（17）、伺服驱动器（14）连接伺服电机（6），工作台（8）的轨道（7）的两端分别安装限位开关（15），限位开关（15）连接PLC控制器（10）。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：段锁林，周玉勤，郑剑锋，王雪，朱海勇，
申请(专利权)人：江苏润仪仪表有限公司，常州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32