CN109002009B - 钻孔加工中心自动断刀检测装置及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钻孔加工中心自动断刀检测装置，包括：与电源电性连接的控制开关，用于控制自动断刀检测电路的开闭；与控制开关的输出端电性连接的输出电路；与输出电路电性连接的检测电路，检测电路A端点连接有轴承，轴承套设于主轴一端的外圈部分，主轴另一端装配有刀具；检测电路B端点与工件电性连接，工件装夹于夹具上，夹具设置于机床上表面。本发明技术方案基于在传统钻孔加工中心电路中增加自动断刀检测电路的技术特征，具有实时监测精确，检测速度灵敏的优点；基于直接通过电路内部断刀信号进行自动反馈，无需外设的庞大激光设备进行断刀检测的技术特征，具有结构合理，节省空间，接线方便的优点，大幅降低生产成本的投入。
Description
技术领域
本发明涉及CNC加工中心控制系统，具体地，涉及一种钻孔加工中心自动断刀检测装置及检测方法。
背景技术
目前，在现有的数控金属加工行业中，进行金属钻孔时很容易出现断刀情况，若断刀之后系统没有及时检测到断刀，导致客户未换刀并使用断刀继续加工，将使得孔钻不穿的现象发生。本发明是针对钻孔工艺做了一个断刀检测和提示的功能，使客户在使用系统做钻孔工艺加工时能检测到是否断刀，检测到断刀会自动停止加工提示客户更换刀具加工，防止有孔钻不穿的现象出现，并同时起到延长机床使用寿命的效果。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种钻孔加工中心自动断刀检测装置及检测方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种钻孔加工中心自动断刀检测装置，包括：与电源电性连接的控制开关，用于控制自动断刀检测电路的开闭；与所述控制开关的输出端电性连接的输出电路；与所述输出电路电性连接的检测电路，所述检测电路A端点连接有轴承，所述轴承套设于主轴一端的外圈部分，所述主轴另一端装配有刀具；所述检测电路B端点与工件电性连接，所述工件装夹于夹具上，所述夹具设置于机床上表面。
其进一步技术方案为：所述检测电路包括：用于放大电流信号的三极管，所述三极管基极与所述工件电性连接，所述三极管集电极与所述输出电路电性连接，所述三极管发射极接地；还包括电性连接于所述轴承和所述工件之间的下拉电阻，以及与所述下拉电阻并联的上拉电阻。
其进一步技术方案为：所述夹具为绝缘材料制得结构。
其进一步技术方案为：所述输出电路包括用于警示断刀信号的扬声器。
其进一步技术方案为：所述控制开关、所述输出电路及所述检测电路集成为一体化控制模块FPGA，所述FPGA端部设有输入端点C，用于与所述电源连接；所述FPGA端部设有信号传输端点A、B用于所述检测电路接收电路通断信号。
一种钻孔加工中心自动断刀检测方法，包括以下步骤：
S1：通过机床内置程序调节系统内与断刀检测相关的参数；
S2：闭合控制开关，运行断刀检测诊断；
S3：主轴在检测区间内运动，刀具接触待加工工件，所述检测电路导通，低电平有效，所述刀具完好工作状态下无信号输出至输出电路；
S4：当所述刀具损坏断裂时，所述检测电路电平瞬间升高，所述检测电路断开并输出断刀信号，所述输出电路接收端到信号后发出警报，所述机床停止工作；
S5：更换所述刀具后重复步骤S1-S4。
其进一步技术方案为：所述S2中断刀检测相关参数包括：断刀检测区间上下限、断刀检测容错区间、断刀检测延时时长。
其进一步技术方案为：还包括步骤S6：所述机床内置程序记录并保存所述刀具的断刀点信息。
与现有技术相比的有益效果：
本发明的一种钻孔加工中心自动断刀检测装置，基于在传统钻孔加工中心电路中增加自动断刀检测电路的技术特征，具有实时监测精确，检测速度灵敏的优点；基于直接通过电路内部断刀信号进行自动反馈，无需外设的庞大激光设备进行断刀检测的技术特征，具有结构合理，节省空间，接线方便的优点，同时也大幅降低生产成本的投入。
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特性和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的钻孔加工中心自动断刀检测装置电路连接示意图；
图2为本发明具体实施例1的电路连接示意图；
图3为本发明具体实施例2的电路连接示意图。
附图标记：
1 轴承 2 主轴
3 刀具 4 工件
5 夹具 6 机床
7 FPGA
10 电源 20 控制开关
30 检测电路 40 输出电路
31 下拉电阻 32 上拉电阻
33 三极管 41 扬声器
具体实施方式
在下面的具体描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于此描述的其他方式来实现，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
如图1所示，本发明的一种钻孔加工中心自动断刀检测装置，包括：与电源10电性连接的控制开关20，用于控制自动断刀检测电路30的开闭；与控制开关20的输出端电性连接的输出电路40；与输出电路40电性连接的检测电路30，检测电路30的A端点连接有轴承1，轴承1套设于主轴2一端的外圈部分，主轴2另一端装配有刀具3；检测电路30的B端点与工件4电性连接，工件4装夹于夹具5上，夹具5设置于机床6上表面。由于待加工的工件4为金属材料，具有导电性能，刀具3也为金属刀具，刀具3在加工过程中与工件4接触，又由于刀具3安装于主轴2上，主轴2通过金属轴承1与检测电路30连接，运行状态下构成通电回路。
如图2所示，具体实施例1中，
检测电路30包括：用于放大电流信号的三极管33，三极管33基极与工件4电性连接，三极管33集电极与输出电路40电性连接，三极管33发射极接地；还包括电性连接于轴承1和工件4之间的下拉电阻31，以及与下拉电阻31并联的上拉电阻32。夹具5为绝缘材料制得的结构，保证检测电路30的通断不受机床6本体的影响。
输出电路40包括用于警示断刀信号的扬声器41，当检测电路30输出断刀信号至输出电路40中，输出电路40触发，扬声器41报警提示工作人员刀具3断裂。输出电路40中扬声器41可以更换为警示灯或其他警报装置。
如图3所示，具体实施例2中，
控制开关20、输出电路40及检测电路30集成为一体化控制模块FPGA7。FPGA7端部设有输入端点C，用于与电源连接；FPGA7端部设有信号传输端点A、B用于检测电路30接收电路通断信号。
如图1-3所示，本发明的一种钻孔加工中心自动断刀检测方法，包括以下步骤：
S1：通过机床6内置程序调节系统内与断刀检测相关的参数；
S2：闭合控制开关20，运行断刀检测诊断；
S3：主轴2在检测区间内运动，刀具3接触待加工工件4，检测电路30导通，低电平有效，刀具3完好工作状态下无信号输出至输出电路40；
S4：当刀具3损坏断裂时，检测电路30电平瞬间升高，检测电路30断开并输出断刀信号，输出电路40接收端到信号后发出警报，机床6停止工作；S5：更换刀具3后重复步骤S1-S4。
S2中断刀检测相关参数包括：断刀检测区间上下限、断刀检测容错区间、断刀检测延时时长。
于其他更进一步的实施例中，本发明的一种钻孔加工中心自动断刀检测方法，还包括S6：机床6内置程序记录并保存刀具3的断刀点信息。方便客户记录断刀点，在进行第二次钻孔操作时跳过之前断刀的孔，防止断刀残渣对第二次钻孔有影响。
在空行过程中是不会进行断刀检测的，在加工过程中工作人员对当前G代码进行解析，判断当前是空行G00还是进给G01，当机床6为空行G00时，不进行断刀检测；当机床6为进给G01时，进行断刀检测。从而过滤掉机床6在空行时的特殊情况。
综上所述，本发明的一种钻孔加工中心自动断刀检测装置，基于在传统钻孔加工中心电路中增加自动断刀检测电路的技术特征，具有实时监测精确，检测速度灵敏的优点；基于直接通过电路内部断刀信号进行自动反馈，无需外设的庞大激光设备进行断刀检测的技术特征，具有结构合理，节省空间，接线方便的优点，同时也大幅降低生产成本的投入。
上述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依照本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (7)
1.一种钻孔加工中心自动断刀检测装置，其特征在于，包括：与电源电性连接的控制开关，用于控制自动断刀检测电路的开闭；与所述控制开关的输出端电性连接的输出电路；与所述输出电路电性连接的检测电路，所述检测电路A端点连接有轴承，所述轴承套设于主轴一端的外圈部分，所述主轴另一端装配有刀具；所述检测电路B端点与工件电性连接，所述工件装夹于夹具上，所述夹具设置于机床上表面；
所述检测电路包括：用于放大电流信号的三极管，所述三极管基极与所述工件电性连接，所述三极管集电极与所述输出电路电性连接，所述三极管发射极接地；还包括电性连接于所述轴承和所述工件之间的下拉电阻，以及与所述下拉电阻并联的上拉电阻；所述刀具在空行过程中不进行断刀检测，以过滤机床在空行时的情况。
2.根据权利要求1所述的钻孔加工中心自动断刀检测装置，其特征在于，所述夹具为绝缘材料制得结构。
3.根据权利要求1所述的钻孔加工中心自动断刀检测装置，其特征在于，所述输出电路包括用于警示断刀信号的扬声器。
4.根据权利要求1-3任一项所述的钻孔加工中心自动断刀检测装置，其特征在于，所述控制开关、所述输出电路及所述检测电路集成为一体化控制模块FPGA，所述FPGA端部设有输入端点C，用于与所述电源连接；所述FPGA端部设有信号传输端点A、B用于所述检测电路接收电路通断信号。
5.一种钻孔加工中心自动断刀检测方法，基于权利要求1-4任一项所述的一种钻孔加工中心自动断刀检测装置，包括以下步骤：
S1：通过机床内置程序调节系统内与断刀检测相关的参数；
S2：闭合控制开关，运行断刀检测诊断；
S3：主轴在检测区间内运动，刀具接触待加工工件，所述检测电路导通，低电平有效，所述刀具完好工作状态下无信号输出至输出电路；
S4：当所述刀具损坏断裂时，所述检测电路电平瞬间升高，所述检测电路断开并输出断刀信号，所述输出电路接收端到信号后发出警报，所述机床停止工作；
S5：更换所述刀具后重复步骤S1-S4。
6.根据权利要求5所述的钻孔加工中心自动断刀检测方法，其特征在于，所述S2中断刀检测相关参数包括：断刀检测区间上下限、断刀检测容错区间、断刀检测延时时长。
7.根据权利要求5所述的钻孔加工中心自动断刀检测方法，其特征在于，还包括步骤S6：所述机床内置程序记录并保存所述刀具的断刀点信息。
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