切削过载的在线监控
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技术综合
摘要:提出了实施切削过载在线监控的新方法，详细地阐述了该方法的工作原理，并根据该原理设计了切削过载在线监控系统的硬软件。
1 在线监控的工作原理
0=Pi-P1 式中：P
0——切削时的电动机输出功率
i——电动机有功功率瞬时值
1——电动机本身及机床传动系统所消耗的功率
0/w 式中：M——主轴或进给电动机切削扭矩
0——切削时的主轴或进给电动机输出功率
s为切削过载限定值，当M>Ms，则认为切削过载。以上分析可知，判别切削过载否，实际上转为求Pi、P1和w 值。由电工学原理可知，三相电动机的瞬时功率为 P=V ACiA+VBCiB 式中：VAC——A、C 两线间电压
BC——B、C 两线间电压
A、iB——分别为A、B火线上电流
i+Pw，Pw为电动机无功功率。所以 P i=VACiA+VBCiB-Pw
i。无功功率Pw可用频率可调的数字式带阻滤波器消除。P1由固定损耗功率和可变损耗功率组成。固定损耗功率是不随外界因素变化的，可变损耗功率在电动机起动而没有切削时测得。角速度w可通过直接测得电动机转速得到。
0，Y0，Z0)，当前加工轨迹起点为(Xs，Ys，Zs)。则刀具反方向位移量为DX=Xs-X0，DY=Ys-Y0，DZ=Zs-Z0。
图1 在线监控系统硬件组成框图
图2 切削过载检测软件
图3 CNC装置处理切削
2 在线监控系统硬件组成
3 在线监控软件
1值。运行测电流、电压子程序，计算电动机有功功率瞬时值Pi和输出功率P0。起动单片机定时器/计数器，求出w值，最后算出切削扭矩M。若M值没有超过切削过载限定值Ms，则检测CNC装置提供的加工完成信号。若加工完成则结束切削过载检测，若没有加工完成则继续过载检测。若M值超过Ms，则输出切削过载信号，等待CNC装置响应。CNC响应完成后，结束在线过载中断服务程序检测。CNC装置响应中断处理切削过载的工作过程如图3。
4 实验验证
加工中心的X进给轴上进行。X进给轴采用松下伺服驱动单元MQMA082A。额定功率为750W，额定电流为2.2A。电压检测采用变压器方式，将二次侧电压整流滤波后送入A/D 转换器。w测量电路由接近开关LJ12A3-4-Z/B1X来检测，并送入8031单片机的计数端。在实验过程中，将切削过载转矩设定为额定转矩的1.15倍，即当切削超载15%时，使CNC装置响应，并使X轴向原切削方向的反方向运动，刀具退出过载区。实验证明，该切削过载的在线监控是可行的。
5 结束语
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