專利名稱：一種金屬切削中自動斷屑的方法
技術領域：
本發明涉及是機械加工行業，具體為一種金屬切削中自動斷屑的方法，它可以在金屬切削過程中進行強制斷屑控制。
背景技術：
在金屬切削，尤其是韌性材料的車削時，通常會產生連續的切屑。這種長條帶狀切屑會纏繞在工件或刀具上，易刮傷工件，引發刀具破損，甚至危害工人安全。對于數控機床等自動化加工機床，連續的切屑會在切削過程中引發阻塞，進而阻礙機床系統的自動化加工。因此刀具斷屑可靠與否對正常生產與操作者安全都有重要影響，能在金屬切削過程中產生不連續切屑的斷屑技術非常重要。現有常用的斷屑技術有利用斷屑槽，利用斷屑器以及選擇刀具和調整切削用量。以上方法只有在某些給定加工條件下，即保證刀具與切削用量的匹配，才能達到斷屑效果，不能保證斷屑的可靠性。此外以上方法還增加了刀具的種類和數量，從而增加了成本。發明內容
本發明的目的在于提供一種金屬切削中自動斷屑的方法，該方法較好地解決了自動加工中斷屑困難的問題。
本發明提供的一種金屬切削中自動斷屑的方法，其特征在于，該方法是在正常主軸轉速上疊加一個激勵，使得主軸速度產生周期性的振蕩，并實現自動斷屑。
上述技術方案可以采用下述一種或幾種方式進行改進(1)在每個周期t內給主π-D ·/軸轉速上疊加一個激勵，Z = 廣，其中，Vf為進給速度，單位毫米/分鐘，fmax為刀具最大進給量，η為主軸轉速，單位為轉/分鐘，Dc為加工直徑，單位毫米；(2)主軸速度的振蕩幅值范圍為主軸轉速的10% 30% ； (3)疊加的激勵為正弦波、三角波或者梯形波。
本發明是在正常主軸轉速上疊加一個激勵使之產生特定的振蕩，如在正常轉速上疊加正弦波、三角波或者梯形波。疊加特定激勵后的主軸速度波形會產生周期性的振蕩，并且主軸速度振蕩的相關參數可以設置，即速度振蕩的幅值和同期可以得到有效地控制，以保證在不同的切削情況下都能準確產生斷屑。
具體實施方式
本發明的具體解決方案是在自動加工過程中，通過改變正常主軸轉速的大小，有效地控制加工時斷屑的狀態。控制主軸轉速產生振蕩，使得主軸速度的波動引起切削量變化，進而減少切屑厚度形成斷屑。
下面結合原理和具體實施例子對本發明進行詳細說明。
本發明讓零件在切削過程中，切削速度進行周期性的變化，對切屑產生交變的彎曲和沖擊載荷，以此達到斷屑的目的。在正常主軸轉速上疊加一個激勵，使得主軸速度產生周期性的振蕩。疊加的激勵可以為正弦波、三角波或者梯形波。疊加激勵后的主軸轉速會形成周期性的速度波動，進而對切屑產生交變的彎曲和沖擊載荷，達到斷屑的目的。通過設置相關參數可以對主軸轉速的振蕩幅值和振蕩周期進行調節，以適應不同的切削狀況。振蕩幅值和振蕩周期這樣加以調節。
主軸轉速疊加的激勵波形的振蕩幅值可如下確定調節疊加激勵波形振蕩幅值的大小能改變加工的斷屑情況。根據變主軸轉速斷屑的加工實驗結果，振蕩幅值達到主軸轉速10%時，變主軸轉速能有效地產生斷屑。隨著振蕩幅值的增大，自動斷屑效果增強。由加工實驗總結的最佳振蕩幅值范圍為主軸轉速的10% 30%。
主軸轉速疊加的激勵波形的振蕩周期可如下確定確定刀具的切削速度V。和最佳進給量f后，可以確定刀具最大進給量fmax，fmax進給量下滿足切屑不纏繞刀具、工件及其相f f π-D ·/鄰工具和裝備，此時給主軸轉速疊加激勵進行斷屑。由公式Z = ^l = jH= / “廠可算得疊加激勵的周期t，Vf為進給速度，單位mm/min，η為主軸轉速，單位r/min，Dc為加工直徑,單位mm。
通過擴展G代碼、PLC控制兩種方式實現上面的過程。
方式一數控系統通過擴展G代碼編程實現加工零件強制斷屑。
方式二 使用PLC控制實現加工零件強制斷屑。
實施例
實施例1:擴展G代碼
擴展G代碼指令指定疊加在原始主軸速度上的激勵波形類型以及激勵波形的振幅和周期。通過數控系統對主軸轉速控制，使主軸轉速產生周期性的振蕩，達到斷屑目的。 數控系統根據G代碼指令值調整主軸轉速周期性振蕩的幅值和周期，達到在不同切削狀況下都能準確斷屑的目的。
擴展G代碼格式
1)疊加波形為正弦波
GlOlS (主軸基本轉速，單位轉形振蕩周期，單位毫秒)；
2)疊加波形為三角波
G102S (主軸基本轉速，單位轉形振蕩周期，單位毫秒)；
3)疊加波形為梯形波
G103S (主軸基本轉速，單位轉形振蕩周期，單位毫秒)；
以疊加正弦波，主軸基本轉速1000轉/分鐘，振幅200轉/分鐘，振蕩周期60毫秒為例，使用如下G代碼指令實現自動斷屑。
GlOl S1000 A200 T60 ；
實施例2 =PLC控制方式
通過PLC對主軸電機轉速的控制，使主軸轉速產生周期性的振蕩。通過設置PLC 參數，控制主軸速度振蕩的振幅和周期，達到在不同切削狀況下都能準確斷屑的目的。/分鐘)A (疊加波形振幅，單位轉/分鐘)T (疊加波 /分鐘)A (疊加波形振幅，單位轉/分鐘)T (疊加波 /分鐘)A (疊加波形振幅，單位轉/分鐘)T (疊加波
通過設置PLC參數改變疊加波形類型，振蕩幅值和振蕩周期。參數格式如下
Pl疊加波形類型，0為正弦波，1為三角波，2為梯形波；
P2疊加波形振幅，單位轉/分鐘；
P3疊加波形振蕩周期，單位毫秒；
以疊加正弦波，振幅200轉/分鐘，振蕩周期60ms為例，如下設置PLC參數實現自動斷屑。
PlO P2 200 P3 60 ；
本發明不僅局限于上述具體實施方式
，本領域一般技術人員根據本發明公開的內容，可以采用其它多種具體實施方式
實施本發明，因此，凡是采用本發明的設計結構和思路，做一些簡單的變化或更改的設計，都落入本發明保護的范圍。
權利要求
1.一種金屬切削中自動斷屑的方法，其特征在于，該方法是在正常主軸轉速上疊加一個激勵，使得主軸速度產生周期性的振蕩，并實現自動斷屑。
2.根據權利要求1所述的金屬切削中自動斷屑的方法，其特征在于，在每個周期t內給主軸轉速上疊加一個激勵，Z = /·廣，其中，Vf為進給速度，單位毫米/分鐘，ffflax為刀具最大進給量，η為主軸轉速，單位為轉/分鐘，Dc為加工直徑，單位毫米。
3.根據權利要求1或2所述的金屬切削中自動斷屑的方法，其特征在于，主軸速度的振蕩幅值范圍為主軸轉速的10% 30%。
4.根據權利要求1或2所述的金屬切削中自動斷屑的方法，其特征在于，疊加的激勵為正弦波、三角波或者梯形波。
5.根據權利要求3所述的金屬切削中自動斷屑的方法，其特征在于，疊加的激勵為正弦波、三角波或者梯形波。
6.根據權利要求1或2所述的金屬切削中自動斷屑的方法，其特征在于，數控系統通過擴展G代碼編程實現加工零件強制斷屑。
7.根據權利要求1或2所述的金屬切削中自動斷屑的方法，其特征在于，使用PLC控制實現加工零件強制斷屑。
全文摘要
本發明公開了一種金屬切削中自動斷屑的方法，該方法是在正常主軸轉速上疊加一個激勵，使得主軸速度產生周期性的振蕩，并實現自動斷屑。該方法可以在每個周期t內給主軸轉速上疊加一個激勵，其中，Vf為進給速度，單位毫米/分鐘，fmax為刀具最大進給量，n為主軸轉速，單位為轉/分鐘，Dc為加工直徑，單位毫米；主軸速度的振蕩幅值范圍最好為主軸轉速的10％～30％；疊加的激勵優選正弦波、三角波或者梯形波。本發明通過疊加特定激勵，使主軸速度波形產生周期性的振蕩以實現自動斷屑，并且主軸速度振蕩的相關參數可以設置，即速度振蕩的幅值和周期可以得到有效地控制，以保證在不同的切削情況下都能準確產生斷屑。
文檔編號B23Q11/00GK102501119SQ20111032552
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月24日 優先權日2011年10月24日
發明者周會成, 唐小琦, 孫海亮, 宋寶, 尹玲, 毛勖, 湯明, 蔡飛, 陳吉紅 申請人:武漢華中數控股份有限公司