徐晓栋 龚玉玲 徐 俊

(①泰州学院，江苏 泰州 225300；②南京新颖氧医疗科技有限公司，江苏 南京 211500)

深孔加工恒扭矩智能控制系统的设计*

徐晓栋①龚玉玲①徐 俊②

(①泰州学院，江苏 泰州 225300；②南京新颖氧医疗科技有限公司，江苏 南京 211500)

针对深孔加工中钻头易折断，加工效率低等问题，设计并搭建了基于模糊PID控制的深孔加工恒扭矩控制系统。在分析深孔钻机传动系统原理的基础上，建立主轴进给系统的传递函数，构建钻头钻削扭矩的自整定模糊PID控制器，介绍以西门子CPU224型PLC和CYB-803S型扭矩传感器为核心的硬件组成，实现了通过调节钻削进给量进而保持深孔加工过程中钻头扭矩恒值，并利用Matlab进行仿真验证。仿真结果表明，模糊PID控制与传统PID控制和模糊控制相比，具有更好的动态稳定性，在钻头扭矩发生突变时，调节时间约为1.2 s，比传统PID控制和模糊控制分别缩短57%和25%，能够较好地满足深孔钻削高效化、智能化的要求。

深孔加工；恒扭矩；模糊PID控制

深孔加工是在封闭或半封闭状态下进行的，很难使用普通方法检测钻削状态，且钻头细长，对受力变化敏感[1-4]。加工过程中，随着钻削深度的增加，经常出现钻削阻力快速增大，钻头扭矩急速增大，导致钻头折断残留在工件中，工件报废的现象[5]。目前，为了保护钻头，一般采用过载停机保护的方法[6-8]，即设定钻头扭矩阈值，一旦钻头所受力矩超过阈值，进给系统立刻停止进给，复位后重新加工，如日本町田铁工生产的自动钻床“Micro-hole”[9]，国内杜宏祺等人研制的深孔钻镗床刀具的扭矩保护系统[10]等，这种做法可以有效保护钻头，但中断了钻削加工的连续性，加工效率较低。……