本发明属于锯切技术领域，具体涉及一种基于锯缝温度监控的防夹锯床及其防夹方法。
背景技术：
金属带锯床常被称为“工业母机”，高效的金属带锯锯切技术广泛应用于金属和非金属材料加工行业，金属带锯锯切技术的先进程度一定反映了一个国家制造业的发达程度。但由于带锯条参与锯切的锯齿负载受到繁杂的锯带非线性振动特性和进给过程非线性特性的影响，带锯条在进给方向上的运动会受到一定的阻碍。特别是带锯条在加工大型工件时，易出现锯缝收缩卡死锯条的情况，这会大大缩短带锯条的寿命，降低了带锯条的工作效率。
申请专利号21410547261.5的专利公开发明了一种防夹钢锯，其特征在于，钢锯两端设有锥形凸起，中间设有钢丝，钢丝设在锯条上，此发明是利用锥形凸起防止钢锯被夹，适合于小型的装置。这种锯条虽然能够在一定程度上降低锯条被夹住的可能性，但这种锯条的生产成本明显高于普通锯条，随着锯条在使用中的不断更换，这一成本劣势会被越发放大。因此，设计一种能够放置普通锯条在锯切过程中被夹紧的防夹装置十分重要。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种基于锯缝温度监控的防夹锯床及其防夹方法。
本发明一种基于锯缝温度监控的防夹锯床，包括锯床主体和锯缝温度监控装置。所述的锯床主体包括动力电机、工作台、夹紧液压缸、带锯条、主动锯盘、从动锯盘、张紧液压缸、锯架、第一进给导向柱、第二进给导向柱、进给液压缸和锯床底座。所述的锯架与锯床底座构成滑动副。所述的进给液压缸与锯床底座固定。进给液压缸的活塞杆与锯架固定。所述的张紧液压缸固定在锯架上。所述的主动锯盘支承在锯架上。所述的从动锯盘支承在张紧液压缸的活塞杆外端。所述的带锯条套置在主动锯盘及从动锯盘上。主动锯盘由动力电机驱动。间隔设置的第一进给导向柱与第二进给导向柱均固定在锯架上。所述的工作台及夹紧液压缸均固定在锯床底座上。
所述的锯缝监控装置包括直线滑台、温度传感器、电热丝、第一电极和第二电极。n个第一电极均固定在第一进给导向柱上，1≤n≤20。n个第二电极均固定在第二进给导向柱上。n根电热丝的一端与n个第一电极分别连接，另一端与n个第二电极分别连接。n根电热丝均水平设置，且位于同一竖直平面上。相邻两根电热丝的间距均为a，b≤a≤2b，b为带锯条的宽度。位于最下方的电热丝位于带锯条的正上方，且与带锯条的间距为a。
所述的直线滑台包括滑轨、伺服电机、丝杆和滑块。所述的滑轨固定在锯架上。所述的丝杆支承在滑轨上，并与固定在滑块上的螺母构成螺旋副。滑块与滑轨构成滑动副。所述的丝杆由伺服电机驱动。滑块上固定有温度传感器。所述温度传感器的检测头朝向第一进给导向柱。
进一步地，所述进给液压缸的活塞杆沿竖直方向设置。
进一步地，所述的主动锯盘、从动锯盘分别设置在锯架的两端。
进一步地，所述的第一进给导向柱设置在从动锯盘与第二进给导向柱之间。第二进给导向柱设置在主动锯盘与第一进给导向柱之间。第一进给导向柱及第二进给导向柱的底端均开设有竖直设置的导向缝。所述的带锯条卡入第一进给导向柱及第二进给导向柱导向缝内。
进一步地，所述夹紧液压缸的活塞杆上固定有动夹板。所述的工作台位于第一进给导向柱与第二进给导向柱正中位置的正下方。工作台由一体成型的放置板和静夹板组成。放置板水平设置。静夹板竖直设置。动夹板与放置板构成沿水平方向滑动的滑动副。动夹板与静夹板的相对侧侧面平行设置。
进一步地，所述的温度传感器采用红外线测温传感器。
进一步地，所述的锯缝监控装置还包括数模转换器、伺服驱动器、模数转换器和控制器。所述控制器的电机控制接口与伺服驱动器输入接口连接，温度信号输入接口与模数转换器的数字信号输出接口连接，电热丝信号输出接口与数模转换器的数字信号输入接口连接。数模转换器的n个模拟信号输出接口与n个第二电极分别连接。模数转换器的电压信号输入接口与温度传感器的信号输出接口连接。所述的伺服驱动器的输出接口与伺服电机的控制接口连接。n个第一电极均接地。
进一步地，所述的控制器采用PLC。伺服驱动器采用ASDA-B2系列的伺服驱动器。
该基于锯缝温度监控的防夹锯床的防夹方法具体如下：
步骤一、将待加工工件放置到工作台上，夹紧液压缸推出，夹紧待加工工件。
步骤二、动力电机转动，进给液压缸推出。带锯条向下移动锯切待加工工件。
步骤三、伺服电机正反往复转动，使得温度传感器在锯条及各电热丝之间往复运动，检测锯条及各电热丝的温度。若一根电热丝的温度高于外界环境温度的1.1倍，则该电热丝为工作电热丝。
温度传感器检测带锯条及各工作电热丝的温度。若一根工作电热丝的温度低于带锯条的温度，则控制器使得数模转换器上与该工作电热丝连接的模拟信号输出接口的输出电压增大。若一根工作电热丝的温度高于带锯条的温度，则控制器使得数模转换器上与该工作电热丝连接的模拟信号输出接口的输出电压减小。
本发明具有的有益效果是：
1、本发明通过对锯缝进行实时温度监测并控制其温度，使锯缝内部温度均匀，从而使锯缝应力分布均匀，有效避免了带锯条在切削工件被工件夹住的问题。
2、本发明能够提高带锯条的寿命及其工作效率，在实际情况中应用达到减少成本，高效工作的目的。
3、本发明使用普通带锯条即可实现锯条的防夹，除少量电能消耗外，不会增加锯切成本。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种基于锯缝温度监控的防夹锯床，包括锯床主体和锯缝温度监控装置。锯床主体包括动力电机、工作台2、夹紧液压缸3、带锯条4、主动锯盘5、从动锯盘6、张紧液压缸7、锯架8、第一进给导向柱9、第二进给导向柱10、进给液压缸11和锯床底座12。
锯架8与锯床底座12构成滑动副。进给液压缸11与锯床底座12固定。进给液压缸的活塞杆与锯架8固定。进给液压缸的活塞杆沿竖直方向设置。张紧液压缸7固定在锯架8上。主动锯盘5支承在锯架8上。从动锯盘6支承在张紧液压缸7的活塞杆外端。主动锯盘5、从动锯盘6分别设置在锯架8的两端。带锯条4套置在主动锯盘5及从动锯盘6上。主动锯盘5由动力电机驱动。
间隔设置的第一进给导向柱9与第二进给导向柱10均固定在锯架上。第一进给导向柱9设置在从动锯盘6与第二进给导向柱10之间。第二进给导向柱10设置在主动锯盘5与第一进给导向柱9之间。第一进给导向柱9及第二进给导向柱10的底端均开设有竖直设置的导向缝。带锯条4卡入第一进给导向柱9及第二进给导向柱10导向缝内。导向缝用于将原本水平的带锯条4引导为竖直状态。竖直的带锯条4部分用于进行锯切作业。
工作台2及夹紧液压缸3均固定在锯床底座12上。夹紧液压缸3的活塞杆上固定有动夹板。工作台2位于第一进给导向柱9与第二进给导向柱10正中位置的正下方。工作台2由一体成型的放置板和静夹板组成。放置板水平设置。静夹板竖直设置。动夹板与放置板构成沿水平方向滑动的滑动副。动夹板与静夹板的相对侧侧面平行设置。
锯缝监控装置包括直线滑台14、温度传感器13、电热丝15、第一电极、第二电极、数模转换器16、伺服驱动器17、模数转换器18和控制器19。控制器19采用PLC(可编程逻辑控制器)。伺服驱动器17采用ASDA-B2系列的伺服驱动器。温度传感器13采用红外线测温传感器。控制器19的电机控制接口与伺服驱动器17输入接口连接，温度信号输入接口与模数转换器18的数字信号输出接口连接，电热丝信号输出接口与数模转换器16的数字信号输入接口连接。
n个第一电极均固定在第一进给导向柱9上，n＝4。n个第二电极均固定在第二进给导向柱10上。n根电热丝15的一端与n个第一电极分别连接，另一端与n个第二电极分别连接。n根电热丝15均水平设置，且位于同一竖直平面上。相邻两根电热丝的间距均为a，a＝1.5b，b为带锯条的宽度。位于最下方的电热丝位于带锯条的正上方，且与带锯条的间距为a。n个第一电极均接地。n个第二电极与数模转换器16的n个模拟信号输出接口分别连接。
直线滑台14包括滑轨、伺服电机、丝杆和滑块。滑轨固定在锯架8上，且靠近第一进给导向柱9设置。竖直设置的丝杆支承在滑轨上，并与固定在滑块上的螺母构成螺旋副。滑块与滑轨构成滑动副。丝杆由伺服电机驱动。伺服电机的控制接口与伺服驱动器17的输出接口连接。滑块上固定有温度传感器13。温度传感器13的检测头朝向第一进给导向柱9。温度传感器13的信号输出接口与模数转换器18的电压信号输入接口连接。
该基于锯缝温度监控的防夹锯床的防夹方法具体如下：
步骤一、将待加工工件1放置到工作台2上，夹紧液压缸3推出，动夹板与静夹板夹紧待加工工件。温度传感器13检测并记录外界环境温度。
步骤二、动力电机转动，进给液压缸推出。快速转动的带锯条4向下移动锯切待加工工件。
步骤三、伺服电机正反往复转动，使得温度传感器13在锯条及各电热丝之间持续往复运动，进而检测锯条及各电热丝的温度。若一根电热丝的温度高于外界环境温度的1.1倍，则该电热丝为工作电热丝。工作电热丝是已经没入待加工工件的电热丝。
若一根工作电热丝的温度低于带锯条的温度，则控制器19使得数模转换器上与该工作电热丝连接的模拟信号输出接口的输出电压增大，进而使该工作电热丝周围的温度升高。若一根工作电热丝的温度高于带锯条的温度(以温度传感器所能达到的最靠近带锯条处的温度作为带锯条的温度)，则控制器19使得数模转换器上与该工作电热丝连接的模拟信号输出接口的输出电压减小(若输出电压为零，则不再减小)，进而使该工作电热丝周围的温度升高。从而让整个锯缝的温度保持一致，避免锯缝因热胀冷缩而夹紧带锯条。