[发明专利]一种基于PLC控制的全自动试样切割机及其切割方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于PLC控制的全自动试样切割机及其切割方法，属于机械加工领域。

背景技术

材料进行整形及分片的外圆切割技术已在微电子工业被广泛利用。在材料研究中的试样制作对切割技术也提出了新的要求，传统的切割技术消耗大量的人力物力，而且在样品加工后的平行度、平面度、垂直度及表面粗糙度的要求都不能保证，有时为了一个试样的制作，花费大量的时间，严重影响科研项目的进程。目前在国内外圆切割机的控制实际大都采用手动或半自动，半自动切割机工作的特点为：采用加工过程计算机辅助控制，行程控制采用行程限位开关，且对加工过程中出现的情况并没有完全考虑到，如随着进刀深度的增加，切割片与试样的作用面积加大，切割力明显降低，且切屑不宜排除，导致切割片的过快磨损和切割效率的降低。

发明内容

本发明目的是为了解决传统切割技术消耗人力大、试样切割精度和质量难以保证的问题，提供了一种基于PLC控制的全自动试样切割机及其切割方法。

本发明包括主轴、盘形切割刀、试样卡台、十字滑台、进刀机构和进样机构，主轴上安装盘形切割刀，在十字滑台上设置试样卡台，它还包括摆动机构，在试样卡台上设置有摆动机构，所述摆动机构能够带动试样做上下摆动。

进刀机构包括进刀步进电机驱动器和进刀步进电机，进刀步进电机驱动器驱动进刀步进电机动作，进而带动十字滑台纵向滑动，实现进刀或退刀操作；

进样机构包括进样步进电机驱动器和进样步进电机，进样步进电机驱动器驱动进样步进电机动作，进而带动十字滑台横向滑动，实现进样或退样操作。

进刀模式为脉冲进刀或连续进刀。

它还包括PLC控制器，PLC控制器控制主电机动作，由主电机带动主轴旋转，进而带动盘形切割刀旋转来切割试样；PLC控制器控制进刀步进电机驱动器动作；PLC控制器控制进样步进电机驱动器动作；PLC控制器控制摆动电机动作，使摆动机构上下摆动，进而实现待切割的试样上下摆动。

它还包括变频器，PLC控制器通过该变频器采集主电机的工作电流，并通过该变频器驱动主电机工作。

它还包括触摸屏，触摸屏用于人为设定工作参数，并将所述工作参数发送给PLC控制器；所述触摸屏还用于接收PLC控制器发送的状态参数，并将所述状态参数显示输出。

它还包括水泵，PLC控制器控制水泵工作，水泵用于提供以水为分散相的切削液。

它还包括启动按钮、急停按钮、安全罩和安全罩开关，启动按钮通过PLC控制器来控制加工的启停，急停按钮通过PLC控制器来控制加工的急停，安全罩是用于将盘形切割刀、试样卡台、十字滑台、进刀机构和进样机构与外界隔离的罩，安全罩开关用于检测安全罩的开启或关闭状态，并将所述状态信息发送给PLC控制器。

基于上述的一种基于PLC控制的全自动试样切割机的切割方法包括以下步骤：

步骤一、在触摸屏上根据试样的欲切割截面的大小、试样的切割难易程度从数据库中选取相应工作参数，所述工作参数包括主轴转速、进刀速度、进刀深度、进样速度、进样长度、进样次数、设置冷却水开/关，并确定选择进刀机构的工作方式为连续进刀或脉冲进刀；

步骤二、按一下启动按钮，启动试样切割程序；

步骤三、判断急停按钮是否被启动，

判断结果为是，则停止此次加工；判断结果为否，则执行第四步；

步骤四、判断安全罩是否关闭，

判断结果为否，则停止此次加工；判断结果为是，则执行步骤五；

步骤五、如果步骤一设置的是需要开启冷却水，则由PLC控制器启动水泵工作；如果步骤一设置的的是不需要开启冷却水，则不启动水泵；

步骤六、由PLC控制器控制主电机启动，并达到步骤一设置的主电机转速；

步骤七、由PLC控制器控制摆动机构工作，带动待切割的试样随摆动机构做上下摆动；

步骤八、由PLC控制器控制进刀机构按步骤一设置的进刀方式启动工作，开始对试样进行切割；

步骤九、PLC控制器采集变频器反馈的主电机的电流信号；

步骤十、判断所述电流信号是否高于主电机额定电流；

判断结果为是，由PLC控制器根据第一步的设置的工作参数控制变频器提高主电机的转速或减小进刀速度，并继续切割；判断结果为否，保持当前主轴转速或进刀速度继续切割；

步骤十一、当进刀深度达到设定值后，由PLC控制器控制进刀机构复位；

步骤十二、进刀机构复位后，由PLC控制器控制进样机构启动工作，并进样至设定长度；

步骤十三、判断进样次数是否小于等于N，