径向进给切槽是使刀具径向进给，在孔内切出沟槽的方法。

中文名称

径向进给切槽

英文名称

recessing with radial feed

定　　义

使刀具径向进给，在孔内切出沟槽的方法。

应用学科

机械工程（一级学科），切削加工工艺与设备（二级学科），切削加工工艺-典型表面加工-槽加工（三级学科）

针对传统砂轮切割机不能自动调整进给速度来适应工件截面尺寸的变化，设计了基于PID控制器的砂轮切割机进给自动控制系统。该系统可以通过检测切割力及时调整进给速 度，使切割力保持在设定值附近；在 不损坏砂轮片的情况下，尽快切割完工件，从而节约能源而又保护了砂轮片。其控制过程是当切割力小于设定值时增加进给速度，切割力接近或大于设定值时降低进给速度。该系统利用PLC的PID指令控制砂 轮 切 割 机 的进给速度，以切割力为控制目标，进给速度为PID控制器的输出，实现了进给速度的自动调整。操作人员不需要根据实际工件的截面尺寸来设定切割速度，只需根据砂轮片能承受的最大切割力来设定最大切割力和最大进给速度，进给自动控制系统可以根据实际切割力自动调整进给速度。实践表明，采用PID控制砂轮切 割 机 的 进 给速度切实可行，提高了切割效率，具有一定的实用价值。

自动进给控制进给自动控制系统构成

自动砂轮切割机进给速度控制系统，由PLC、步进电机、步进驱动器、滚动丝杠副、力传感器等构成。切割时由PLC发出一定频率的脉冲到步进驱动器，再由驱动器驱动步进电机，步进电机带动滚动丝杠旋转，经过滚动丝杠副将旋转运动转化为直线进给运动。其中力传感器测量当前切割力，将测量到的切割力通过A/D转换模块输入到PLC，再经PLC进行 PID运算，输出控制量，再转化为输出脉冲频率值，控制步进电机的转速，从而控制进给速度。

自动进给控制进给自动控制原理

为了实现砂轮切割机进给速度的自动控制，应该时时采集当前切割力，PID控制器的目标是根据当前切割力和设定的允许最大切割力输出当前进给速度。所以PID控制指令的目标值即为设定的最大切割力，当前切割力通过装在工作台上的力传感器来测量，通过PLC的A/D转换模块将其转换为数字信号，再经过数据转换，将其单位转换为牛顿送到PID控制器的测定值寄存器，经过PID运算后输出控制量。

根据PID输出的控制量和设定的最大进给速度来计算步进电机的脉冲频率值，f，A，A_max，S———分别表示PLC输出脉冲频率值，PID运算输出值，PID最大输出值，设定最大速度对应的频率值。PID的输出为数字量，将其进行数据转换即为步进电机的驱动脉冲频率，从而实现了进给速度的自动控制。

基于原理，进给速度自动控制系统实现的过程应该是这样的：初始砂轮片没有与工件接触，测量到的切割力为0，PID输出最大值，即以设定的最大进给速度进给。当砂轮片与工件接触后力传感器测量到切割力，当切割力达到设定的PID运算范围后PID运算开始起作用，随着切割力接近设定的最大切割力PID运算的输出开始减小。当超过最大切割力时输出为0，即停止进给。在砂轮片与工件接触过程中，切割力应该稳定在最大切割力附近，不应该有太大波动，但进给速度是时时变化的，实现了进给速度的自控控制。

切槽法最早始于美国，1950年在美国南达科他州皮克城密苏里河上修建福特—阮道尔水库工程中，曾用机械切槽法开挖了12座直径10m的圆型隧道以穿越白垩地层。由于当时技术条件限制，此法未得到进一步发展，直到1969年法国工程师采用该法成功地解决了城市地区硬岩隧道施工的震动问题后，这种方法才重新引起重视，之后在法国得到发展和应用，并开发了三代切槽机。切槽技术在法国、意大利、日本等国家得到了较为广泛的应用，在对周边环境控制严格的城市尤其适用，并且可以安全地全断面开挖大断面隧道，同时可以将地表沉降控制到最小。