[发明专利]一种数控机床高速进给负荷标定仪

说明书

技术领域

本发明涉及数控机床技术，具体为一种数控机床高速进给负荷标定仪，它适用于数控加工过程的进给负荷与进给电机电流关系的标定，尤其适用于机床以5m/min以上速度进给时的标定。

背景技术

目前，全世界数控机床的拥有量和生产量与日俱增，我国数控机床的拥有量和进口量均已达世界第二位。与此同时，数控机床价格仍普遍较高，维修成本高昂，在数控加工过程中为了避免损坏机床，在进行零件加工时大都采用比较保守的切削用量，将切削力控制在相对较小的状况下进行切削，降低了数控机床工作效率，增加了加工成本。

切削力作为判断切削加工过程状态的主要指标之一，通过对切削力的检测，能了解切削状态、机床运行状况、判断切削用量是否合理，避免因零件材质和毛坯加工余量不均匀造成刀具磨损、工件报废、机床损坏等事故，尽可能提高生产效率，降低生产成本，因此，在数控加工过程中对切削力进行实时检测是十分必要的。

加工过程中刀具负荷的变化通过机械传动系统的传递作用，在交流电机系统的电参量变化中得到体现。其负荷传递有两条路径：路径1是负荷传递到进给伺服系统，转化为进给负荷并在进给电机电流中得到体现的过程；路径2是负荷传递到主轴电机系统并在主轴电机电流中的得到体现的过程。

目前，生产中主要通过人工试切，选定切削参数以确定合适的切削力。在生产中，工人依据加工经验对材料进行试切，记录大量的实验数据来调整切削参数，以使切削力保持在一个合适的范围。但这样的调整要进行大量的加工前实验，不仅浪费材料，而且切削力只能控制在一个范围内，无法确定切削力的具体数值。当加工材质、余量不均匀时容易产生切削力大范围的波动，造成刀具磨损甚至机床损坏。

发明内容

本发明的目的在于提供一种数控机床高速进给负荷标定仪，该标定仪操作方便，能标定进给伺服电机电流与进给负荷之间关系，为切削力恒定控制提供了条件，减小了材料耗费、提高了机床使用效率。

本发明提供的数控机床高速进给负荷标定仪，适用于进给速度大于5米/分钟的状态，其特征在于：该数控机床高速进给负荷标定仪包括油箱、液压回路块、单向阀、整流板、电液比例调速阀、液控单向阀、液压马达、齿轮、齿条导轨、主轴刀柄、霍尔电流传感器，放大器，数据采集卡和标定处理器；

液压马达通过液压回路块中的第一条工作油路与液控单向阀相连，液压回路块中的第一条工作油路还通过整流板与电液比例调速阀相通；

液压马达通过液压回路块中的第二条工作油路分别与单向阀和液控单向阀的控制口相连，第二条工作油路还通过整流板与电液比例调速阀相通；

油箱通过液压回路块中的第一补油油路与液控单向阀相连；

油箱通过液压回路块中的第二补油油路与单向阀相连；

液压马达轴通过齿轮、齿条导轨与主轴刀柄相连；

标定处理器依次经过数据采集卡、放大器输出控制信号给电液比例调速阀；

霍尔电流传感器挂在机床的进给伺服电机的电源线上，其信号输出端经过数据采集卡与标定处理器相连。

本发明采用一种低成本的方法，首先标定自身控制参量(阀芯开口控制电压和机床进给速度)和输出参量(进给负荷)之间关系，再通过设定不同控制参量，并采用霍尔电流传感器监测进给伺服电机电流变化，标定出机床进给负荷和进给伺服电机电流的关系，从而间接实现加工过程中的切削力与进给伺服电机电流关系的标定，为通过控制进给电机电流实现切削力的恒定控制提供条件。本发明体积小，重量轻，使用方便，便于拆卸和携带，适合于在生产车间条件下用来进行切削负荷的标定，是一种普及型的检测工具。

附图说明

图1为本发明数控机床高速进给负荷标定仪液压系统的结构示意图；

图2为本发明数控机床高速进给负荷标定仪的原理图；

图3为本发明数控机床高速进给负荷标定仪液压回路块透视图；

图4为本发明数控机床高速进给负荷标定仪自身标定方式示意图；

图5为本发明标定装置工作方式示意图；

图6为本发明标定处理器的工作流程图。

具体实施方式

本发明适用于高速进给(V＞5m/min)状态时，进给负荷与进给伺服电机电流之间关系的标定。本文中的负荷特指进给抗力负荷。下面结合附图从几个方面对本发明作进一步详细的说明。