专利名称：确定数控立式车床加工参数的控制装置及方法
技术领域：
本发明涉及数控立式车床车削加工领域，特别是一种确定数控立式车床加工参数的控制装置及方法。
背景技术：
目前，数控立式车床的加工参数的控制方法及控制装置主要由技术人员或技术工人凭经验确定每道工步的加工参数(吃刀宽度、进刀深度、工件转速)，再将每道工步的加工参数(吃刀宽度、进刀深度、工件转速)输入数控编程器后由数控装置自动控制立车车削加工，进行了自动控制加工。每道工步的加工参数(吃刀宽度、进刀深度、工件转速)确定后，加工质量及效率就确定了。目前这种加工参数及自动控制都是反映技术人员及工人的前期意图的，没有直接与车床功率联系，不能很好的与数控立式车床的本身功率能力相结合，一是不能很好的发挥立式车床的本身功率能力，效率低下；二是可能超出立式车床的本身功率能力，造成设备或工件损坏。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种确定数控立式车床加工参数的控制装置及方法，可以实现数控立式车床安全和高效率的车削加工。为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是一种确定数控立式车床加工参数的控制装置，包括横梁，横梁上设有用于驱动车刀架进给的车刀进给宽度电机，车刀架上设有驱动车刀进给的车刀进给深度电机，横梁下方设有驱动工作台及工件旋转的工件主变速电机，
工件主变速电机与主变速电机控制器连接，车刀进给深度电机与进给深度电机控制器连接，车刀进给宽度电机与进给宽度电机控制器连接，主变速电机控制器、进给深度电机控制器和进给宽度电机控制器与自动总控制器和操作屏连接；
自动总控制器和操作屏和主变速电机控制器内设有功率速度反馈控制模块和主变速电机功率控制模块。一种应用上述的装置确定数控立式车床加工参数的方法，包括以下步骤
一、根据车削技术工艺设计要求确定吃刀宽度b、进刀深度ζ和工件主变速电机额定功率P使用百分率g;
二、将吃刀宽度b、进刀深度Z和工件旋转工件主变速电机额定功率P使用百分率g输入自动总控制器和操作屏，自动总控制器和操作屏和主变速电机控制器通过功率速度反馈控制模块和主变速电机功率控制模块控制主变速电机输出相对最高安全转速Nmax ；
通过上述步骤实现安全和高效率的车削加工。相对最高安全转速Nmax由功率使用百分率gX工件主变速电机额定功率P值+ 驱动工作台及工件旋转的转矩力F得到。相对最高安全转速Nmax在主变速电机额定功率P使用百分率g确定后，随着工件主变速电机在车削启动及运行和退刀过程中驱动工作台及工件旋转和克服车削阻力所受转矩力F的变化而自动跟踪变化，当进行精车削所受转矩力F低时，相对最高安全转速Nmax 提尚；
当进行粗车削所受转矩力F大时，仍发挥主变速电机额定功率P的百分g功率，相对最高安全转速Nmax与精车相比降低。相对最高安全转速Nmax具有预设的车削过程中的上限值和车削过程中的下限值。当相对最高安全转速Nmax达到上限值时，自动总控制器和操作屏与主变速电机控制器控制工件主变速电机减速，并发出警示信号。当相对最高安全转速Nmax达到下限值时，自动总控制器和操作屏与主变速电机控制器控制工件主变速电机停止，并发出警示信号。本发明提供的一种确定数控立式车床加工参数的控制装置及方法，通过确定每道工步的加工参数(吃刀宽度、进刀深度、工件主变速电机额定功率使用百分率)。自动总控制器和操作屏根据加工参数编好车削数控程序对三台伺服电机电源输入和反馈情况进行控制，实现数控立式车床优质安全高效率加工的目的。由于本发明采用工件主变速电机额定功率使用百分率g作为控制参数，从而实现了根据设备资源能力和车削动态调整工件转速，充分有效地发挥设备资源能力，同时又防止超负荷造成设备工件损坏。本发明操作简单，使用方便，安全优质提高了车削加工效率。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明 图1为本发明中工装的主视图。图中横梁1，车刀架2，车刀进给深度电机3，车刀进给宽度电机4，进给宽度电机控制器5，进给深度电机控制器6，工作台及工件7，工件主变速电机8，主变速电机控制器9， 自动总控制器和操作屏10，车刀11。
具体实施例方式如图1中，一种确定数控立式车床加工参数的控制装置，包括横梁1，横梁1上设有用于驱动车刀架2进给的车刀进给宽度电机4，车刀架2上设有驱动车刀11进给的车刀进给深度电机3，横梁1下方设有驱动工作台及工件7旋转的工件主变速电机8 ；
工件主变速电机8与主变速电机控制器9连接，车刀进给深度电机3与进给深度电机控制器6连接，车刀进给宽度电机4与进给宽度电机控制器5连接，主变速电机控制器9、进给深度电机控制器6和进给宽度电机控制器5与自动总控制器和操作屏10连接；
自动总控制器和操作屏10与主变速电机控制器9内设有功率速度反馈控制模块和主变速电机功率(电流电压)控制模块。所述的功率速度反馈控制模块中设置有测量电流、电压和转速病反馈到自动总控制器的装置。一种应用权利要求1所述的装置确定数控立式车床加工参数的方法，包括以下步骤
一、根据车削技术工艺设计要求确定吃刀宽度b、进刀深度ζ和工件主变速电机功率P使用百分率g;
二、将吃刀宽度b、进刀深度ζ和工件旋转工件主变速电机功率P使用百分率g输入自动总控制器和操作屏10，自动总控制器和操作屏10与主变速电机控制器9通过功率速度反馈控制模块和主变速电机功率(电流电压)控制模块控制主变速电机输出相对最高安全转速 Nmax ；
通过上述步骤实现安全和高效率的车削加工。根据公式工件主变速电机功率PX功率使用百分率g =工件主变速电机驱动工作台及工件和克服车削阻力所受转矩力FX工件主变速电机输出的Nmax转速
=工件主变速电机输入电流IX工件主变速电机输入电压V
相对最高安全转速Nmax在车削启动及运行和退刀过程中，通过电流电压(功率)反馈与输入控制工件主变速电机发挥的功率始终控制在功率使用百分率gX工件主变速电机额定功率P值(=工件主变速电机输入电流I X工件主变速电机输入电压V)，在控制此功率使用百分率值情况下的相对最高安全转速Nmax由功率使用百分率gX工件主变速电机额定功率P值+驱动工作台及工件旋转的转矩力F得到。相对最高安全转速Nmax在主变速电机额定功率P使用百分率g确定后，随着工件主变速电机在车削启动及运行和退刀过程中驱动工作台及工件旋转和克服车削阻力所受转矩力F的变化而自动跟踪变化，当进行精车削所受转矩力F低时，相对最高安全转速Nmax 则提高，发挥主变速电机额定功率P的百分之g功率，附以冷却润滑措施，实现高效率高质量车削；当进行粗车削所受转矩力F大时，仍发挥主变速电机额定功率P的百分g功率，相对最高安全转速Nmax自动降低下来比精车削转速小，防止车床工装刀具过负荷损坏，实现安全高效率车削。相对最高安全转速Nmax具有预设的车削过程中的上限值和车削过程中的下限值。当相对最高安全转速Nmax达到上限值时，自动总控制器和操作屏10与主变速电机控制器9控制工件主变速电机8减速，并发出警示信号，提示修改吃刀宽度b和/或进刀深度z，或附以冷却润滑及重新选用车削刀具措施。当相对最高安全转速Nmax达到下限值时，自动总控制器和操作屏10与主变速电机控制器9控制工件主变速电机8停止，并发出警示信号，提示检查工件车削中是否出现异常超负荷，或修改吃刀宽度b和/或进刀深度ζ。实施例
数控立式车床Φ 6. 3M数控立式车床工作台及工件主变速电机功率100KW 加工工件材料Q235A材料焊接件工件轮廓尺寸Φ外4MX高1. 3M 工件重量30吨
加工裕量外圆加工裕量单边12mm 粗糙度要求3. 2 μ m 车刀重切削耐高温型车刀冷却方式选择高效冷却方式主要加工工步粗加工及精加工
车削加工参数根据工件车削要求及车刀性能情况，在粗加工工步，选取吃刀宽度 10mm、进刀深度2mm/n、Z方向行程1. 4M，工作台及工件主变速电机额定功率100KW使用百分率85% ；在精加工工步，选取吃刀宽度2mm、进刀深度lmm/n、Z方向行程1. 4M、工作台及工件主变速电机额定功率100KW使用百分率90% ；车削工艺轨迹过程的其它参数按相应原理设计。预设车削过程中的相对最高安全转速Nmax上限值20转/分钟，下限值5转/ 分。将上述参数及车削工艺轨迹编成车削程序通过操作屏输入自动总控制器，自动总控制器根据车削程序在车削对刀及启动运行和退刀过程中对三台伺服电机电源输入和反馈情况进行控制。车削过程中在发挥设备资源能力情况下，工件主变速电机转速根据驱动工作台及工件旋转和克服车削阻力所受转矩力F的变化而自动跟踪变化，输出相对最高安全转速，并根据预设的安全转速上限值和下限值进行控制。校调对刀后，从车刀离工件的安全启动点进行车削程序的数控车削控制，首先粗加工，横梁伺服电机实施车刀的吃刀宽度IOmm数控控制、车刀架上的伺服电机实施车刀的进刀深度2mm/n数控控制、旋转主变速电机在功率使用百分率85%参数自动跟踪控制下输出相对最高安全转速，安全高效率地完成粗加工；
再按车削程序进行精加工，横梁伺服电机实施车刀的吃刀宽度2mm数控控制、车刀架上的伺服电机实施车刀的进刀深度lmm/η数控控制、旋转主变速电机在功率使用百分率 90%参数自动跟踪控制下输出相对最高安全转速，附以冷却润滑措施，优质高效率地完成精加工；
通过上述参数控制实现数控立式车床优质安全高效率加工。
权利要求
1.一种确定数控立式车床加工参数的控制装置，包括横梁(1 )，横梁(1)上设有用于驱动车刀架(2)进给的车刀进给宽度电机(4)，车刀架(2)上设有驱动车刀(11)进给的车刀进给深度电机(3)，横梁(1)下方设有驱动工作台及工件(7)旋转的工件主变速电机(8)，其特征在于工件主变速电机(8 )与主变速电机控制器(9 )连接，车刀进给深度电机(3 )与进给深度电机控制器(6 )连接，车刀进给宽度电机(4)与进给宽度电机控制器(5 )连接，主变速电机控制器(9 )、进给深度电机控制器(6 )和进给宽度电机控制器(5 )与自动总控制器和操作屏 (10)连接；自动总控制器和操作屏(10)和主变速电机控制器(9)内设有功率速度反馈控制模块和主变速电机功率控制模块。
2.一种应用权利要求1所述的装置确定数控立式车床加工参数的方法，其特征在于包括以下步骤一、根据车削技术工艺设计要求确定吃刀宽度b、进刀深度ζ和工件主变速电机额定功率P使用百分率g;二、将吃刀宽度b、进刀深度ζ和工件旋转工件主变速电机额定功率P使用百分率g输入自动总控制器和操作屏(10)，自动总控制器和操作屏(10)和主变速电机控制器(9)通过功率速度反馈控制模块和主变速电机功率控制模块控制主变速电机(8)输出相对最高安全转速Nmax ；通过上述步骤实现安全和高效率的车削加工。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于相对最高安全转速Nmax由功率使用百分率gX工件主变速电机额定功率P值+驱动工作台及工件旋转的转矩力F得到。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于相对最高安全转速Nmax在主变速电机额定功率P使用百分率g确定后，随着工件主变速电机在车削启动及运行和退刀过程中驱动工作台及工件旋转和克服车削阻力所受转矩力F的变化而自动跟踪变化，当进行精车削所受转矩力F低时，相对最高安全转速Nmax提高；当进行粗车削所受转矩力F大时，仍发挥主变速电机额定功率P的百分g功率，相对最高安全转速Nmax与精车相比降低。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于相对最高安全转速Nmax具有预设的车削过程中的上限值和车削过程中的下限值。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于当相对最高安全转速Nmax达到上限值时，自动总控制器和操作屏(10)与主变速电机控制器(9)控制工件主变速电机(8)减速，并发出警示信号。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于当相对最高安全转速Nmax达到下限值时，自动总控制器和操作屏(10)与主变速电机控制器(9)控制工件主变速电机(8)停止，并发出警示信号。
全文摘要
一种确定数控立式车床加工参数的控制装置，包括横梁，横梁上设有车刀进给宽度电机，车刀架上设有车刀进给深度电机，横梁下方设有工件主变速电机；工件主变速电机与主变速电机控制器连接，车刀进给深度电机与进给深度电机控制器连接，车刀进给宽度电机与进给宽度电机控制器连接，主变速电机控制器、进给深度电机控制器和进给宽度电机控制器与自动总控制器和操作屏连接；自动总控制器和操作屏与主变速电机控制器内设有功率速度反馈控制模块和主变速电机功率控制模块。本发明实现了根据设备资源能力和车削动态调整工件转速，充分有效地发挥设备资源能力，同时又防止超负荷造成设备工件损坏。本发明操作简单，使用方便，安全优质提高了车削加工效率。
文档编号G05B19/18GK102520668SQ201110350778
公开日2012年6月27日 申请日期2011年11月9日 优先权日2011年11月9日
发明者何迪 申请人:宜昌江峡船用机械有限责任公司