一种插铣刀智能控制方法技术

一种插铣刀智能控制方法，它涉及一种控制方法，具体涉及一种插铣刀智能控制方法。本发明专利技术为了解决现有插铣刀具加工过程中减振降温控制方法操作繁琐、通用性差、对环境有污染、温度测量不准确、降温过程单一、没有共同考虑温度和振动的问题。本发明专利技术的步骤为：安装插铣刀；加速度传感器、一号位移传感器、二号位移传感器、三号位移传感器、四号位移传感器、五号位移传感器将检测到的加速度信号和位移信号传送给振动信号控制器，振动信号控制器根据加速度信号和位移信号向电流控制器发出指令，电流控制器通过调节一号电磁铁、二号电磁铁、三号电磁铁、四号电磁铁、五号电磁铁内的电流。本发明专利技术属于机械加工领域。

An Intelligent Control Method for Plug Milling Cutter

The invention relates to an intelligent control method of an inserting milling cutter, which relates to a control method, in particular to an intelligent control method of an inserting milling cutter. The invention solves the problems of complicated operation, poor universality, environmental pollution, inaccurate temperature measurement, single cooling process and no consideration of temperature and vibration in the process of cutting tool milling. The steps of the invention are: installing a milling cutter; the acceleration sensor, the first displacement sensor, the second displacement sensor, the third displacement sensor, the fourth displacement sensor and the fifth displacement sensor transmit the detected acceleration signal and displacement signal to the vibration signal controller, and the vibration signal controller sends instructions to the current controller according to the acceleration signal and displacement signal. The current controller adjusts the current in No. 1, No. 2, No. 3, No. 4 and No. 5 electromagnets. The invention belongs to the field of mechanical processing.

【技术实现步骤摘要】
一种插铣刀智能控制方法
本专利技术涉及一种控制方法，具体涉及一种插铣刀智能控制方法，属于机械加工领域。
技术介绍
插铣加工作为现在机械加工中的主流铣削方式，具有去除金属效率高、加工质量高等优点，被广泛应用，但是对于加工发电式水轮机水斗根部时，需要采用细长形状的刀杆，刀杆的长径比增大必然会产生明显的颤振，难以实现高精度加工，且在水斗的加工时，金属的去除量并不是恒定不变的，必然导致刀杆的振动频率不断的发生变化，因此需要一种能够根据不同切削参数自动进行调节的智能刀杆；对于高速加工时，刀具的温度会急剧增加，影响工件加工质量，目前主要采用的是从刀杆外部往刀片上喷洒冷却液，且自动化程度低，因此需要一种能够从刀体内部实现智能化输送冷却液，使冷却液喷洒到刀片上。目前，广泛被应用的智能刀杆控制方法存在下列问题：1.操作繁琐，很难达到预期的减振效果即当给定切削参数和材料后，需要对刀杆进行预车测试，传统刀杆需要多次试验才能找到理想的减振效果；2.智能刀杆通用性差即只能应用于某种特定条件下，当条件改变后减振效果下降3.传统智能减振刀杆减振阻尼件大多含有阻尼油，需要刀杆具有良好的密封特性，对环境污染大；4.温度测量不准确；传统温度测量方法主要是在刀杆外部通过红外线进行测量刀片或者工件的温度，该测量方式在测量时会受到切屑的影响(测量过程中可能测量到切屑的温度，切屑温度比刀片温度高很多；5.降温过程单一，无法智能选择冷却；6.对于高速切削时，只考虑了温度对精度的影响而没有考虑振动的影响，导致加工精度提高的不明显。
技术实现思路
本专利技术为解决现有插铣刀具加工过程中减振降温控制方法操作繁琐、通用性差、对环境有污染、温度测量不准确、降温过程单一、没有共同考虑温度和振动的问题，进而提出一种插铣刀智能控制方法。本专利技术为解决上述问题采取的技术方案是：本专利技术所述方法的具体步骤如下：步骤一、安装插铣刀；插铣刀包括刀头、刀头座、刀体和刀尾座，刀头通过刀头座固定安装在刀体的前端，刀尾座固定安装在刀体的后端；插铣刀还包括加速度传感器、套筒、支撑板、减震橡胶、振动信号控制器、电磁铁及位移传感器组件、永磁铁质量块和连接杆；刀体内由前至后依次设有第一型腔、第二型腔、第三型腔，加速度传感器固定安装在刀头座的一端，质量块设置在第一型腔内的中部，永磁铁套装在质量块上，所述电磁铁及位移传感器组件设置在第一型腔内，套筒和支撑板由前至后依次设置在第二型腔内，减振橡胶设置在第三型腔内，连接杆的前端与质量块的后端面连接，连接杆的后端由前至后依次穿过套筒、支撑板、减振橡胶，振动信号控制器固定安装在第三型腔的后端面上，加速度传感器的信号输出端与振动信号控制器的信号输入端连接，振动信号控制器的输出端与所述电磁铁及位移传感器组件的输入端连接；所述电磁铁及位移传感器组件包括一号电磁铁、二号电磁铁、三号电磁铁、四号电磁铁、五号电磁铁、一号位移传感器、二号位移传感器、三号位移传感器、四号位移传感器、五号位移传感器和电流控制器；一号电磁铁、一号位移传感器由前至后依次设置在第一型腔内的前端面，且一号电磁铁和一号位移传感器位于加速度传感器与永磁铁前端面之间，二号电磁铁、三号电磁铁、四号电磁铁、五号电磁铁沿圆周方向依次设置组成电磁铁环，所述永磁铁设置在所述电磁铁环内，二号位移传感器固定安装在二号电磁铁的内侧面上，三号位移传感器固定安装在三号电磁铁的内侧面上，四号位移传感器固定安装在四号电磁铁的内侧面上，五号位移传感器固定安装在五号电磁铁的内侧面上；一号位移传感器、二号位移传感器、三号位移传感器、四号位移传感器、五号位移传感器的信号输出端均与振动信号控制器信号输入端连接，振动信号控制器的输出端与所述电流控制器的输入端连接，所述电流控制器的电流输出端与一号电磁铁、二号电磁铁、三号电磁铁、四号电磁铁、五号电磁铁的电流输入端连接；一号电磁铁、二号电磁铁、三号电磁铁、四号电磁铁、五号电磁铁均是由铁芯、绕线、外壳由内至外依次套装组成，绕线与所述电流控制器的电流输出端连接；橡胶圈套装在连接杆上，且橡胶圈位于支撑板内壁与连接杆外壁之间；冷却液通道由前至后依次贯穿刀头、刀头座、刀体、刀尾座，且冷却液通道的末端与刀尾座后端的连接口连通；温度传感器固定安装在刀头上，温度信号控制器固定安装在刀头的前端面内，温度传感器的信号输出端与温度信号控制器的信号输入端连接，温度信号控制器通过无线信号发射器与冷却液控制器的无线信号接收器连接；步骤二、加速度传感器、一号位移传感器、二号位移传感器、三号位移传感器、四号位移传感器、五号位移传感器将检测到的加速度信号和位移信号传送给振动信号控制器，振动信号控制器根据加速度信号和位移信号向电流控制器发出指令，电流控制器通过调节一号电磁铁、二号电磁铁、三号电磁铁、四号电磁铁、五号电磁铁内的电流，实现对一号电磁铁、二号电磁铁、三号电磁铁、四号电磁铁、五号电磁铁内与永磁铁之间排斥力的调控；步骤三、温度传感器将监测到的刀头的温度信号传输给温度信号控制器，温度信号控制器根据温度信号通过冷却液控制器向刀头喷射冷却液。进一步的，在插铣刀自身发生振动时，步骤二中的控制过程为：当质量块沿Z正向振动时，一号位移传感器检测质量块与一号电磁铁的距离，在距离S+1＜a时，S+1表示当前质量块与一号电磁铁的距离，a表示预设值，即振动信号控制器中提前设定的质量块与电磁铁的定值距离，振动信号控制器控制电流控制器使电流增大，使一号电磁铁的排斥力增加，进而使质量块远离一号电磁铁，此时二号电磁铁、三号电磁铁、四号电磁铁、五号电磁铁保持不变；同理，当质量块沿X正向、Y正向、Z负向、X负向、Y负向振动时，一号位移传感器、二号位移传感器、三号位移传感器、四号位移传感器、五号位移传感器将位移信号传输给振动信号控制器，振动信号控制器根据所接收到的位移信号向电流控制器发出指令，电流控制器根据指令调控一号电磁铁、二号电磁铁、三号电磁铁、四号电磁铁、五号电磁铁内电流，进而实现调控一号电磁铁、二号电磁铁、三号电磁铁、四号电磁铁、五号电磁铁与永磁铁之间的排斥力；即当质量块24距离某电磁铁距离S＜a时，相应电磁铁得电，排斥力增大；当质量块同时距离两块电磁铁距离S1，S2都小于a时，该两块电磁铁同时得电，排斥力增大；当质量块沿Z负向振动时，此时质量块会带动连接杆和减振橡胶沿Z负向运动，由于第三型腔是到圆锥形，在减振橡胶沿Z负向运动时，摩擦力会越来愈大，进而起到减振作用。进一步的，在铣刀受到外界振动后，步骤二中的控制过程为：在刀杆在受到外界振动后，加速度传感器会同时直接将加速度信号传输到振动信号控制器，当X正向加速度A+x＞b时，A+x表示当前X正向加速度值，b表示预设值，即振动信号控制器中提前设定的加速度正值，振动信号控制器将控制电流控制器使电流增大，使二号电磁铁的排斥力增加，进而使质量块远离二号电磁铁；当X负向加速度A-x＞c时，A-x表示当前X负向加速度值，c表示预设值，即振动信号控制器中提前设定的加速度负值，b与c绝对值相同，振动信号控制器将控制电流控制器使电流增大，使四号电磁铁的排斥力增加，进而使质量块远离四号电磁铁；同理，在质量块沿Y正向、Z正向、Y负向振动时，振动信号控制器通过电流控制器控制一号电磁铁、二号电磁铁、三号电磁铁、四号电磁本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种插铣刀智能控制方法，其特征在于：所述一种插铣刀智能控制方法是通过如下步骤实现的：步骤一、安装插铣刀；插铣刀包括刀头(1)、刀头座(2)、刀体(3)和刀尾座(10)，刀头(1)通过刀头座(2)固定安装在刀体(3)的前端，刀尾座(10)固定安装在刀体(3)的后端；插铣刀还包括加速度传感器(4)、套筒(5)、支撑板(6)、减震橡胶(7)、振动信号控制器(8)、电磁铁及位移传感器组件、永磁铁(23)质量块(24)和连接杆(25)；刀体(3)内由前至后依次设有第一型腔(3‑1)、第二型腔(3‑2)、第三型腔(3‑3)，加速度传感器(4)固定安装在刀头座(2)的一端，质量块(24)设置在第一型腔(3‑1)内的中部，永磁铁(23)套装在质量块(24)上，所述电磁铁及位移传感器组件设置在第一型腔(3‑1)内，套筒(5)和支撑板(6)由前至后依次设置在第二型腔(3‑2)内，减振橡胶(7)设置在第三型腔(3‑3)内，连接杆(25)的前端与质量块(24)的后端面连接，连接杆(25)的后端由前至后依次穿过套筒(5)、支撑板(6)、减振橡胶(7)，振动信号控制器(8)固定安装在第三型腔(3‑3)的后端面上，加速度传感器(4)的信号输出端与振动信号控制器(8)的信号输入端连接，振动信号控制器(8)的输出端与所述电磁铁及位移传感器组件的输入端连接；所述电磁铁及位移传感器组件包括一号电磁铁(13)、二号电磁铁(14)、三号电磁铁(15)、四号电磁铁(16)、五号电磁铁(17)、一号位移传感器(18)、二号位移传感器(19)、三号位移传感器(20)、四号位移传感器(21)、五号位移传感器(22)和电流控制器；一号电磁铁(13)、一号位移传感器(18)由前至后依次设置在第一型腔(3‑1)内的前端面，且一号电磁铁(13)和一号位移传感器(18)位于加速度传感器(4)与永磁铁(23)前端面之间，二号电磁铁(14)、三号电磁铁(15)、四号电磁铁(16)、五号电磁铁(17)沿圆周方向依次设置组成电磁铁环，所述永磁铁(23)设置在所述电磁铁环内，二号位移传感器(19)固定安装在二号电磁铁(14)的内侧面上，三号位移传感器(20)固定安装在三号电磁铁(15)的内侧面上，四号位移传感器(21)固定安装在四号电磁铁(16)的内侧面上，五号位移传感器(22)固定安装在五号电磁铁(17)的内侧面上；一号位移传感器(18)、二号位移传感器(19)、三号位移传感器(20)、四号位移传感器(21)、五号位移传感器(22)的信号输出端均与振动信号控制器(8)信号输入端连接，振动信号控制器(8)的输出端与所述电流控制器的输入端连接，所述电流控制器的电流输出端与一号电磁铁(13)、二号电磁铁(14)、三号电磁铁(15)、四号电磁铁(16)、五号电磁铁(17)的电流输入端连接；一号电磁铁(13)、二号电磁铁(14)、三号电磁铁(15)、四号电磁铁(16)、五号电磁铁(17)均是由铁芯(13‑1)、绕线(13‑2)、外壳(13‑3)由内至外依次套装组成，绕线(13‑2)与所述电流控制器的电流输出端连接；橡胶圈(26)套装在连接杆(25)上，且橡胶圈(26)位于支撑板(6)内壁与连接杆(25)外壁之间；冷却液通道(27)由前至后依次贯穿刀头(1)、刀头座(2)、刀体(3)、刀尾座(10)，且冷却液通道(27)的末端与刀尾座(10)后端的连接口(10‑1)连通；温度传感器(12)固定安装在刀头(1)上，温度信号控制器(11)固定安装在刀头(1)的前端面内，温度传感器(12)的信号输出端与温度信号控制器(11)的信号输入端连接，温度信号控制器(11)通过无线信号发射器与冷却液控制器的无线信号接收器连接；步骤二、加速度传感器(4)、一号位移传感器(18)、二号位移传感器(19)、三号位移传感器(20)、四号位移传感器(21)、五号位移传感器(22)将检测到的加速度信号和位移信号传送给振动信号控制器(8)，振动信号控制器(8)根据加速度信号和位移信号向电流控制器发出指令，电流控制器通过调节一号电磁铁(13)、二号电磁铁(14)、三号电磁铁(15)、四号电磁铁(16)、五号电磁铁(17)内的电流，实现对一号电磁铁(13)、二号电磁铁(14)、三号电磁铁(15)、四号电磁铁(16)、五号电磁铁(17)内与永磁铁(23)之间排斥力的调控；步骤三、温度传感器(12)将监测到的刀头(1)上刀片的温度信号传输给温度信号控制器(11)，温度信号控制器(11)根据温度信号通过冷却液控制器向刀头(1)喷射冷却液。...

【技术特征摘要】
1.一种插铣刀智能控制方法，其特征在于：所述一种插铣刀智能控制方法是通过如下步骤实现的：步骤一、安装插铣刀；插铣刀包括刀头(1)、刀头座(2)、刀体(3)和刀尾座(10)，刀头(1)通过刀头座(2)固定安装在刀体(3)的前端，刀尾座(10)固定安装在刀体(3)的后端；插铣刀还包括加速度传感器(4)、套筒(5)、支撑板(6)、减震橡胶(7)、振动信号控制器(8)、电磁铁及位移传感器组件、永磁铁(23)质量块(24)和连接杆(25)；刀体(3)内由前至后依次设有第一型腔(3-1)、第二型腔(3-2)、第三型腔(3-3)，加速度传感器(4)固定安装在刀头座(2)的一端，质量块(24)设置在第一型腔(3-1)内的中部，永磁铁(23)套装在质量块(24)上，所述电磁铁及位移传感器组件设置在第一型腔(3-1)内，套筒(5)和支撑板(6)由前至后依次设置在第二型腔(3-2)内，减振橡胶(7)设置在第三型腔(3-3)内，连接杆(25)的前端与质量块(24)的后端面连接，连接杆(25)的后端由前至后依次穿过套筒(5)、支撑板(6)、减振橡胶(7)，振动信号控制器(8)固定安装在第三型腔(3-3)的后端面上，加速度传感器(4)的信号输出端与振动信号控制器(8)的信号输入端连接，振动信号控制器(8)的输出端与所述电磁铁及位移传感器组件的输入端连接；所述电磁铁及位移传感器组件包括一号电磁铁(13)、二号电磁铁(14)、三号电磁铁(15)、四号电磁铁(16)、五号电磁铁(17)、一号位移传感器(18)、二号位移传感器(19)、三号位移传感器(20)、四号位移传感器(21)、五号位移传感器(22)和电流控制器；一号电磁铁(13)、一号位移传感器(18)由前至后依次设置在第一型腔(3-1)内的前端面，且一号电磁铁(13)和一号位移传感器(18)位于加速度传感器(4)与永磁铁(23)前端面之间，二号电磁铁(14)、三号电磁铁(15)、四号电磁铁(16)、五号电磁铁(17)沿圆周方向依次设置组成电磁铁环，所述永磁铁(23)设置在所述电磁铁环内，二号位移传感器(19)固定安装在二号电磁铁(14)的内侧面上，三号位移传感器(20)固定安装在三号电磁铁(15)的内侧面上，四号位移传感器(21)固定安装在四号电磁铁(16)的内侧面上，五号位移传感器(22)固定安装在五号电磁铁(17)的内侧面上；一号位移传感器(18)、二号位移传感器(19)、三号位移传感器(20)、四号位移传感器(21)、五号位移传感器(22)的信号输出端均与振动信号控制器(8)信号输入端连接，振动信号控制器(8)的输出端与所述电流控制器的输入端连接，所述电流控制器的电流输出端与一号电磁铁(13)、二号电磁铁(14)、三号电磁铁(15)、四号电磁铁(16)、五号电磁铁(17)的电流输入端连接；一号电磁铁(13)、二号电磁铁(14)、三号电磁铁(15)、四号电磁铁(16)、五号电磁铁(17)均是由铁芯(13-1)、绕线(13-2)、外壳(13-3)由内至外依次套装组成，绕线(13-2)与所述电流控制器的电流输出端连接；橡胶圈(26)套装在连接杆(25)上，且橡胶圈(26)位于支撑板(6)内壁与连接杆(25)外壁之间；冷却液通道(27)由前至后依次贯穿刀头(1)、刀头座(2)、刀体(3)、刀尾座(10)，且冷却液通道(27)的末端与刀尾座(10)后端的连接口(10-1)连通；温度传感器(12)固定安装在刀头(1)上，温度信号控制器(11)固定安装在刀头(1)的前端面内，温度传感器(12)的信号输出端与温度信号控制器(11)的信号输入端连接，温度信号控制器(11)通过无线信号发射器与冷却液控制器的无线信号接收器连接；步骤二、加速度传感器(4)、一号位移传感器(18)、二号位移传感器(19)、三号位移传感器(20)、四号位移传感器(21)、五号位移传感器(22)将检测到的加速度信号和位移信号传送给振动信号控制器(8)，振动信号控制器(8)根据加速度信号和位移信号向电流控制器发出指令，电流控制器通过调节一号电磁铁(13)、二号电磁铁(14)、三号电磁铁(15)、四号电磁铁(16)、五号电磁铁(17)内的电流，实现对一号电磁铁(13)、二号电磁铁(14)、三号电磁铁(15)、四号电磁铁(16)、五号电磁铁(17)内与永磁铁(23)之间排斥力的调控；步骤三、温度传感器(12)将监测到的刀头(1)上刀片的温度信号传输给温度信号控制器(11)，温度信号控制器(11)根据温度信号通过冷却液控制器向刀头(1)喷射冷却液。2.根据权利要求1所述一种插铣刀智能控制方法，其特征在于：在插铣刀自身发生振动时，步骤二中的控制过程为：当质量块(24)沿Z正向振动时，一号位移传感器(18)检测质量块(24)与一号电磁铁(13)的距离，在距离S+1＜a时，S+1表示当前质量块(24)与一号电磁铁(13)的距离，a表示预设值，即振动信号控制器(8)中提前设定的质量块(24)与电磁铁的定值距离，振动信号控制器(8)控制电流控制器使电流增大，使一号电磁铁(13)的排斥力增加，进而使质量块(24)远离一号电磁铁(13)，此时二号电磁铁(14)、三号电磁铁(15)、四号电磁铁(16)、五号电磁铁(17)保持不变；同理，当质量块(24)沿X正向、Y正向、Z负向、X负向、Y负向振动时，一号位移传感器(18)、二号位移传感器(19)、三号位移传感器(20)、四号位移传感器(21)、五号位移传感器(22)将位移信号传输给振动信号控制器(8)，振动信号控制器(8)根据所接收到...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宇，盖竹兴，翟元盛，卢佳鹤，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23