【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及加工中心机床，具体涉及一种机床钻孔刀具自学习自退刀的监测保护方法。
技术介绍
1、数控机床在进行钻孔类金属加工切削过程中，特别是针对u钻刀具加工，经常遇到刀片崩刃破损的问题。当发生刀片崩刃的情况后，如果未被及时的发现并中止加工，会引发刀具和工件因高速摩擦产生高温而导致的烧刀或粘刀问题；发生刀具烧刀或粘刀问题后，刀具将很难或无法从工件中取出，严重的会导致工件和刀具的报废问题，给用户带来较为严重的经济损失。
技术实现思路
1、本专利技术主要解决机床钻孔过程监测到刀具发生崩刃的异常状态后，防止发生刀具的烧刀或粘刀问题，防止刀具和工件的烧焊结问题，实现对钻孔过程的刀具保护，其具有运行稳定性好、刀具使用寿命长和加工效率高的特点。
2、本专利技术提供一种机床钻孔刀具自学习自退刀的监测保护方法，通过相关数据算法和机床控制，实现对数控机床钻孔刀具保护监测，当切削过程监测到刀具崩刃等异常状态时，实现及时的预警提醒和警告提示，并控制机床使刀具能反向自动抬刀至机床安全位置，并执行其他刀具保护动作后停机，避免刀具和工件进一步受损，降低用户的经济损失。
3、本专利技术的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
4、一种机床钻孔刀具自学习自退刀的监测保护方法，包括如下操作步骤：
5、第一步：通过人机界面设置刀具监测当前有效组号变量值a、刀具异常监测灵敏度变量值b、刀具监测警告z轴负载率阀值c、刀具监测z轴有效行程值d、自学习数据采集次数值e、
6、第二步：通过首次自学习过程的相关逻辑运算获取刀具监测警告主轴负载率阀值变量h、刀具监测预警主轴负载率阀值变量k；
7、第三步：通过设置程序m代码作为刀具保护监测功能的开启和关闭指令，实现对刀具保护的预警提醒、警告提示、安全退刀全程实时监测；
8、第四步：当主轴电机负载率大于刀具监测预警主轴负载率阀值变量k时，系统给出预警提醒，机床继续加工使用；当主轴电机负载率大于刀具监测警告主轴负载率阀值变量h时，系统给出警告提示并控制机床z轴做刀具保护安全退刀动作；当z轴电机负载率大于刀具监测警告z轴负载率阀值c时，系统给出警告提示并控制机床z轴做刀具保护安全退刀动作。
9、数控系统配置主轴电机负载率计算器，pmc可编程序控制器和相关参数数据设置的人机界面，通过pmc程序实时感知检测主轴电机和z轴电机的输出负载率数据及其变化幅度。
10、作为优选，刀具保护监测功能开启的程序指令为m200，关闭指令为m201；机床z轴按照刀具保护z轴抬刀位移速度值n的设定速度，反向移动抬刀至安全位置后停机处理，同时关闭主轴旋转动作，关闭机床冷却水泵动作，触发led报警灯和警报器进行声光警示提醒；z轴反向退刀至安全位置提供两种控制模式选择，依据人机界面的刀具保护z轴抬刀位移模式l设置确定，当设置为增量模式时，z轴反向抬刀至刀具保护z轴抬刀增量位移距离值m位置处，当设置为绝对模式时，z轴反向抬刀至机床z轴机械零点位置处。
11、作为优选，刀具监测当前有效组号变量值a，设置范围：1～9，现可提供9组组号设置，根据用户需求增加组号设计，且每组组号对应一个不同的刀具监测警告主轴电机负载率阀值寄存器，寄存器内的数据值可手动设置和通过自学习自动设置；当开启刀具保护监测时，会自动读取刀具监测当前有效组号变量值a设定值对应寄存器的数据，等于赋值给刀具监测警告主轴负载率阀值变量h；刀具监测当前有效组号变量值a提供手动和自动设置两种模式，其中自动设置时与主轴刀具刀号相关联，刀具号t01时设置a为1、t02设置a为2，以此类推t09设置a为9。
12、作为优选，刀具异常监测灵敏度变量值b，设置范围10～30；b值参与刀具监测警告延迟时间值t1的运算，t1的单位为秒，t1 =刀具异常监测灵敏度变量值b × 0.1；若当前主轴电机负载率大于刀具监测警告主轴负载率阀值变量h时，且该状态保持t1时间后仍然有效的，立即触发系统警告提醒并控制机床z轴做刀具保护安全退刀动作；b值越小，刀具监测灵敏度越高，在异常触发警告响应越快，b值越大，刀具监测灵敏度越低，对异常触发警告响应越迟缓；刀具异常监测灵敏度变量值b的需根据不同规格刀具进行设置。
13、作为优选，刀具监测警告z轴负载率阀值c，设置范围0～100；若当前z轴电机负载率大于c时，且该状态保持t1时间后仍然有效的，立即触发系统警告提醒并控制机床z轴做刀具保护安全退刀动作；c设置等于0时，关闭刀具保护监测与z轴电机负载率的关联，c设置大于0时，开启刀具保护监测与z轴电机负载率的关联，刀具监测警告z轴负载率阀值c根据不同规格刀具进行设置。
14、作为优选，刀具监测z轴有效行程值d，单位：毫米，设置范围-300～0；d设置等于0时，关闭刀具保护监测与d的关联，d设置大于0时，当开启刀具保护监测功能后，钻孔加工z轴进给到刀具监测z轴有效行程值d时，自动关闭刀具保护监测功能，d值的设置根据用户现场加工需求开启或关闭。
15、作为优选，自学习数据采集次数值e，设置范围10～100；自学习数据采集的过程如下：启动机床加工程序进行工件钻孔切削，通过人机界面开启自学习数据采集有效，读取一次当前主轴电机负载率值并等于赋值给运算寄存器1，执行运算寄存器1内数值加5-固定裕度值，将寄存器1的数值等于赋值给刀具监测当前有效组号变量值a对应的寄存器，同时自学习采集计数累加值f加1，间隔等待3秒时间后，再次读取一次当前主轴电机负载率值，执行运算寄存器1内数值加5，判断寄存器1值与刀具监测当前有效组号变量值a对应的寄存器值的大小比较，若寄存器1值大于刀具监测当前有效组号变量值a对应的寄存器值时，将寄存器1的数值等于赋值给刀具监测当前有效组号变量值a对应的寄存器，同时自学习采集计数累加值f加1，反复执行上述动作，直至f值等于自学习数据采集次数值e，关闭自学习数据采集，通过数据自学习获得钻孔过程主轴电机的最大负载率值加5-固定裕度值，最终将结果等于赋值给刀具监测警告主轴负载率阀值变量h；自学习过程一般在首次加工时开启使用即可，如果更换刀具规格类型或改变钻孔加工工艺时，都需要重新执行一次自学习数据采集。
16、作为优选，刀具监测预警功能开启g，设置范围0～1，g值为1时开启刀具监测预警功能，为0时关闭刀具监测预警功能；当g值为1时，刀具监测预警主轴负载率阀值变量k内数据生效，当钻孔过程主轴电机负载率大于k值时，触发系统预警提醒信息，但机床可继续加工执行，目的用于向用户提前给出刀具监测异常的预警提示，以便用户可及时停机检查刀具破损情况。刀具监测预警主轴负载率阀值变量k的数据通过自学习数据采集运算获得，采集运算过程如下：刀具监测预警功能开启g设置为1，启动机床加工程序进行工件钻孔切削，开启刀具保护监测功能有效，读取一次当前主轴电机负载率值并等于赋值给运算寄本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种机床钻孔刀具自学习自退刀的监测保护方法，其特征在于包括如下操作步骤：
2.根据权利要求1所述的机床钻孔刀具自学习自退刀的监测保护方法，其特征在于：刀具保护监测功能开启的程序指令为M200，关闭指令为M201；机床Z轴按照刀具保护Z轴抬刀位移速度值N的设定速度，反向移动抬刀至安全位置后停机处理，同时关闭主轴旋转动作，关闭机床冷却水泵动作，触发LED报警灯和警报器进行声光警示提醒；Z轴反向退刀至安全位置提供两种控制模式选择，依据人机界面的刀具保护Z轴抬刀位移模式L设置确定，当设置为增量模式时，Z轴反向抬刀至刀具保护Z轴抬刀增量位移距离值M位置处，当设置为绝对模式时，Z轴反向抬刀至机床Z轴机械零点位置处。
3.根据权利要求1所述的机床钻孔刀具自学习自退刀的监测保护方法，其特征在于：刀具监测当前有效组号变量值A，设置范围：1～9，现可提供9组组号设置，根据用户需求增加组号设计，且每组组号对应一个不同的刀具监测警告主轴电机负载率阀值寄存器，寄存器内的数据值可手动设置和通过自学习自动设置；当开启刀具保护监测时，会自动读取刀具监测当前有效组号变量值A设定值对应寄
4.根据权利要求1所述的机床钻孔刀具自学习自退刀的监测保护方法，其特征在于：刀具异常监测灵敏度变量值B，设置范围10～30；B值参与刀具监测警告延迟时间值T1的运算，T1的单位为秒，T1 =刀具异常监测灵敏度变量值B × 0.1；若当前主轴电机负载率大于刀具监测警告主轴负载率阀值变量H时，且该状态保持T1时间后仍然有效的，立即触发系统警告提醒并控制机床Z轴做刀具保护安全退刀动作；B值越小，刀具监测灵敏度越高，在异常触发警告响应越快，B值越大，刀具监测灵敏度越低，对异常触发警告响应越迟缓；刀具异常监测灵敏度变量值B的需根据不同规格刀具进行设置。
5.根据权利要求1所述的机床钻孔刀具自学习自退刀的监测保护方法，其特征在于：刀具监测警告Z轴负载率阀值C，设置范围0～100；若当前Z轴电机负载率大于C时，且该状态保持T1时间后仍然有效的，立即触发系统警告提醒并控制机床Z轴做刀具保护安全退刀动作；C设置等于0时，关闭刀具保护监测与Z轴电机负载率的关联，C设置大于0时，开启刀具保护监测与Z轴电机负载率的关联，刀具监测警告Z轴负载率阀值C根据不同规格刀具进行设置。
6.根据权利要求1所述的机床钻孔刀具自学习自退刀的监测保护方法，其特征在于：刀具监测Z轴有效行程值D，单位：毫米，设置范围-300～0；D设置等于0时，关闭刀具保护监测与D的关联，D设置大于0时，当开启刀具保护监测功能后，钻孔加工Z轴进给到刀具监测Z轴有效行程值D时，自动关闭刀具保护监测功能，D值的设置根据用户现场加工需求开启或关闭。
7.根据权利要求1所述的机床钻孔刀具自学习自退刀的监测保护方法，其特征在于：自学习数据采集次数值E，设置范围10～100；自学习数据采集的过程如下：启动机床加工程序进行工件钻孔切削，通过人机界面开启自学习数据采集有效，读取一次当前主轴电机负载率值并等于赋值给运算寄存器1，执行运算寄存器1内数值加5-固定裕度值，将寄存器1的数值等于赋值给刀具监测当前有效组号变量值A对应的寄存器，同时自学习采集计数累加值F加1，间隔等待3秒时间后，再次读取一次当前主轴电机负载率值，执行运算寄存器1内数值加5，判断寄存器1值与刀具监测当前有效组号变量值A对应的寄存器值的大小比较，若寄存器1值大于刀具监测当前有效组号变量值A对应的寄存器值时，将寄存器1的数值等于赋值给刀具监测当前有效组号变量值A对应的寄存器，同时自学习采集计数累加值F加1，反复执行上述动作，直至F值等于自学习数据采集次数值E，关闭自学习数据采集，通过数据自学习获得钻孔过程主轴电机的最大负载率值加5-固定裕度值，最终将结果等于赋值给刀具监测警告主轴负载率阀值变量H；自学习过程一般在首次加工时开启使用即可，如果更换刀具规格类型或改变钻孔加工工艺时，都需要重新执行一次自学习数据采集。
8.根据权利要求1所述的机床钻孔刀具自学习自退刀的监测保护方法，其特征在于：刀具监测预警功能开启G，设置范围0～1，G值为1时开启刀具监测预警功能，为0时关闭刀具监测预警功能；当G值为1时，刀具监测预警主轴负载率阀值变量K内数据生效，当钻孔过程主轴电机负载率大于K值时，触发系统预警提醒信息，但机床可继续加工执行，目的用于向用户提前给出刀具监测异常的预警提示，以便用户可及时停机...
【技术特征摘要】
1.一种机床钻孔刀具自学习自退刀的监测保护方法，其特征在于包括如下操作步骤：
2.根据权利要求1所述的机床钻孔刀具自学习自退刀的监测保护方法，其特征在于：刀具保护监测功能开启的程序指令为m200，关闭指令为m201；机床z轴按照刀具保护z轴抬刀位移速度值n的设定速度，反向移动抬刀至安全位置后停机处理，同时关闭主轴旋转动作，关闭机床冷却水泵动作，触发led报警灯和警报器进行声光警示提醒；z轴反向退刀至安全位置提供两种控制模式选择，依据人机界面的刀具保护z轴抬刀位移模式l设置确定，当设置为增量模式时，z轴反向抬刀至刀具保护z轴抬刀增量位移距离值m位置处，当设置为绝对模式时，z轴反向抬刀至机床z轴机械零点位置处。
3.根据权利要求1所述的机床钻孔刀具自学习自退刀的监测保护方法，其特征在于：刀具监测当前有效组号变量值a，设置范围：1～9，现可提供9组组号设置，根据用户需求增加组号设计，且每组组号对应一个不同的刀具监测警告主轴电机负载率阀值寄存器，寄存器内的数据值可手动设置和通过自学习自动设置；当开启刀具保护监测时，会自动读取刀具监测当前有效组号变量值a设定值对应寄存器的数据，等于赋值给刀具监测警告主轴负载率阀值变量h；刀具监测当前有效组号变量值a提供手动和自动设置两种模式，其中自动设置时与主轴刀具刀号相关联，刀具号t01时设置a为1、t02设置a为2，以此类推t09设置a为9。
4.根据权利要求1所述的机床钻孔刀具自学习自退刀的监测保护方法，其特征在于：刀具异常监测灵敏度变量值b，设置范围10～30；b值参与刀具监测警告延迟时间值t1的运算，t1的单位为秒，t1 =刀具异常监测灵敏度变量值b × 0.1；若当前主轴电机负载率大于刀具监测警告主轴负载率阀值变量h时，且该状态保持t1时间后仍然有效的，立即触发系统警告提醒并控制机床z轴做刀具保护安全退刀动作；b值越小，刀具监测灵敏度越高，在异常触发警告响应越快，b值越大，刀具监测灵敏度越低，对异常触发警告响应越迟缓；刀具异常监测灵敏度变量值b的需根据不同规格刀具进行设置。
5.根据权利要求1所述的机床钻孔刀具自学习自退刀的监测保护方法，其特征在于：刀具监测警告z轴负载率阀值c，设置范围0～100；若当前z轴电机负载率大于c时，且该状态保持t1时间后仍然有效的，立即触发系统警告提醒并控制机床z轴做刀具保护安全退刀动作；c设置等于0时，关闭刀具保护监测与z轴电机负载率的关联，c设置大于0时，开启刀具保护监测与z轴电机负载率的关联，刀具监测警告z轴负载率阀值c根据不同规格刀具进行设置。
6.根据权利要求1所述的机床钻孔刀具自学习自退刀的监测保护方法，其特征在于：刀具监测z轴有效行程值d，单位：毫米，设置范围-300～0；d设置等于0时，关闭刀具保护监测与d的关联，d设置大于0时，当开启刀具保护监测功能后，钻孔加工z轴进给到刀具监测z轴有效行程值d时，自动关闭刀具保护监测功能，d值的设置根据用户现场加工需求开启或关闭。
7.根据权利要求1所述的机床钻孔刀具自学习自退刀的监测保护方法，其特征在于：自学习数据采集次数值e，设置范围10～100；自学习数据采...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵海军，王闻宇，王元庆，陆昌勇，汤国海，黄河斌，杨灿忠，裘刘烽，王笑宇，许峰，茹雁，汤栋伟，祝佳杰，
申请(专利权)人：杭州大天数控机床有限公司，
类型：发明
国别省市：
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