本實用新型涉及一種機械加工設備控制裝置，尤其是一種深孔鉆床鉆頭主軸恒扭矩控制裝置。

背景技術：

在進行深孔加工、特別是小孔徑深孔的鉆削加工時，由于鉆頭的直徑很小，對受力變化敏感，當鉆頭使用到一定程度或工件毛坯硬度不均勻時，極容易發生主軸扭矩急速增大，造成鉆頭損壞，嚴重時導致鉆頭折斷。折斷的鉆頭大多會殘留在被加工零件的孔中，導致零件報廢，增加生產成本，嚴重影響生產的正常運行及加工質量。因此有必要在進行深孔鉆削加工時采取措施對鉆頭進行保護。目前國內企業在深孔鉆削加工中大多采用過載就停機的方法來實現對鉆頭的保護，但采用這種方式明顯降低了生產效率。

技術實現要素：

本實用新型的目的是克服現有技術中存在的不足，提供一種深孔鉆床鉆頭主軸恒扭矩控制裝置，在加工過程中，保證鉆頭的工作扭矩在安全扭矩之內，提高深孔加工的安全性，同時保持鉆削加工的連續性，提高深孔加工的效率。

按照本實用新型提供的技術方案，所述深孔鉆床鉆頭主軸恒扭矩控制裝置，其特征是，包括：

用于實時測量鉆頭扭矩的扭矩傳感器；

用于將模擬信號轉換為數字信號的扭矩模數單元；

用于變換進給電機的電源頻率的變頻器；

用于控制鉆頭主軸進給量的進給電機；以及，

用于實現鉆頭主軸恒扭矩閉環控制的PLC；

所述扭矩傳感器的輸出端連接扭矩模數單元的輸入端，扭矩模數單元的輸出端連接PLC的輸入端，PLC的控制端連接變頻器，變頻器的輸出端連接進給電機的電源端。

進一步的，還包括顯示運行狀態和設定最優工作扭矩的觸摸屏，觸摸屏與PLC連接。

進一步的，所述扭矩傳感器安裝在鉆頭主軸上。

進一步的，所述進給電機的動力輸出端連接鉆頭主軸。

進一步的，所述PLC采用三菱FX2N-48MR，所述扭矩模數單元采用三菱FX2N-4AD，所述扭矩傳感器采用CYB-803S，所述變頻器采用三菱E700，所述觸摸屏采用三菱GOT1000系列。

進一步的，所述PLC的電源端接三相火線L1、L2、L3中的一相，所述PLC通過模擬量輸入拓展接口連接扭矩傳感器，所述PLC的輸出觸點Y0接接觸器KM1線圈一端，接觸器KM1線圈另一端接零線N；所述PLC的輸出觸點Y1、Y2、Y3、Y4、COM2與變頻器的控制端子STF、RH、RM、RL、SD分別相連；三相火線L1、L2、L3通過接觸器KM1的主觸點后接入變頻器的R、S、T端口，變頻器的輸出端子U、V、W接進給電機。

進一步的，所述PLC通過通信端口接觸摸屏。

本實用新型具有以下優點：

（1）本實用新型能能夠實時、準確的檢測鉆頭主軸扭矩，便于鉆削加工控制；

（2）本實用新型能夠控制鉆頭的工作扭矩在安全扭矩之內，有效保護了鉆頭；

（3）本實用新型能夠保持鉆頭扭矩恒定，實現連續、高效的鉆削加工，提高了生產率；

（4）本實用新型結構簡單，硬件連接方便，軟件易實現，采用PLC，自動化程度高。

附圖說明

圖1為本實用新型所述深孔鉆床鉆頭主軸恒扭矩控制裝置的原理框圖。

圖2為扭矩傳感器的安裝示意圖。

圖3為進給電機的控制電路的接線原理圖。

圖中標號：扭矩傳感器1、扭矩模數單元2、PLC3、觸摸屏4、變頻器5、進給電機6、鉆頭主軸7、減速器輸出軸8。

具體實施方式

下面結合具體附圖對本實用新型作進一步說明。

如圖1所示，本實用新型所述深孔鉆床鉆頭主軸恒扭矩控制裝置，包括扭矩傳感器1、扭矩模數單元2、PLC3、觸摸屏4、變頻器5和進給電機6。

所述扭矩傳感器1安裝在鉆頭主軸7上，實時測量鉆頭主軸7的扭矩，將鉆頭主軸的扭矩值傳遞給扭矩模數單元2；一般地，可以將扭矩傳感器1通過聯軸器等形式安裝在鉆頭主軸7和減速器輸出軸8之間；

所述扭矩模數單元2，將接收的鉆頭主軸的扭矩模擬量轉換為數字量傳遞給PLC3；

所述觸摸屏4用于顯示運行狀態和設定最優工作扭矩，與PLC3相連；

所述PLC3將扭矩模數單元2輸入的鉆頭主軸實際扭矩與觸摸屏4設定的最優工作扭矩進行比，并輸出控制信號至變頻器5，用于實現鉆頭主軸恒扭矩閉環控制；

所述變頻器5用于接收PLC3的輸出信號，變頻器5的輸出端連接進給電機6，用于變換進給電機6的電源頻率；

所述進給電機6的動力輸出端連接鉆頭主軸，用于控制鉆頭主軸的進給量，通過進給量調節鉆頭主軸的扭矩。

本實用新型的工作原理：在鉆削過程中，扭矩傳感器1實時檢測鉆頭主軸的扭矩，經過扭矩模數單元2，將模擬量轉換為數字量后輸入PLC3中，與經觸摸屏4設定的最優工作扭矩進行比較，若鉆頭實際扭矩大于設定扭矩，PLC3控制變頻器5，減小進給電機6的轉速，減小進給量，減少鉆頭扭矩；反之，若鉆頭扭矩較小，則增加進給電機6的轉速，增大進給量，使鉆頭工作扭矩維持在設定最優扭矩上，保證鉆孔效率。

所述PLC3選用三菱FX2N-48MR，所述扭矩模數單元2選用三菱FX2N-4AD，所述扭矩傳感器1選用CYB-803S，所述變頻器5選用三菱E700，所述觸摸屏4選用三菱GOT1000系列。

如圖3所示，所述PLC3的電源端接三相火線L1、L2、L3中的一相，PLC3通過通信端口接觸摸屏4；

所述PLC3通過模擬量輸入拓展接口連接設置在鉆頭主軸7上的扭矩傳感器1，用于采集刀具主軸扭矩信號；

所述PLC3的輸出觸點Y0接接觸器KM1線圈一端，接觸器KM1線圈另一端接零線N；

所述PLC的輸出觸點Y1、Y2、Y3、Y4、COM2與變頻器5的控制端子STF、RH、RM、RL、SD分別相連，用于控制進給電機6轉速；

所述三相火線L1、L2、L3通過接觸器KM1的主觸點后接入變頻器5的R、S、T端口，變頻器5的輸出端子U、V、W接進給電機6。

工作時，接通三相交流電源，PLC3啟動，PLC3的輸出觸點Y0、Y1、Y2、COM2被接通，接觸器KM1線圈得電，接觸器KM1主觸點閉合，變頻器5正轉啟動端子STF和高速端子RH與SD接通，變頻器5啟動工作，控制進給電機6高速旋轉。當扭矩傳感器1檢測到鉆頭主軸扭矩大于52N·m時，扭矩模擬量信號進入扭矩模數單元2，轉換為數字信號后送給PLC3，PLC的端口Y2斷開，Y3閉合，使變頻器5的RH與SD斷開，RM和SD接通，進給電機6中速旋轉。3秒后扭矩傳感器1檢測到鉆頭主軸扭矩還是大于52N·m時，PLC3的Y3斷開，Y4閉合，使變頻器5的RM與SD斷開，RL和SD接通，進給電機6低速旋轉。再3秒后扭矩傳感器1檢測到刀具主軸扭矩小于52N·m時，PLC3的Y4斷開，Y2閉合，使變頻器5的RL與SD斷開，RH和SD接通，進給電機6高速旋轉。這樣，保證鉆頭的工作扭矩穩定在52N·m，提高了深孔加工的安全性，同時保持鉆削加工的連續性，提高深孔加工的效率。