一種安全防撞的數(shù)控加工中心換刀控制方法
【專利摘要】本發(fā)明基于數(shù)控加工中心開放的平臺(tái)，提供了一種安全防撞的數(shù)控加工中心換刀控制方法，在刀庫(kù)上靠近換刀點(diǎn)的位置安裝接近開關(guān)，對(duì)換刀過(guò)程中坐標(biāo)軸的移動(dòng)倍率進(jìn)行鉗制，并對(duì)坐標(biāo)軸的換刀扭矩進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，有效保障了換刀動(dòng)作的安全進(jìn)行，可控性好，使換刀故障率大幅降低，有利于提高數(shù)控加工中心的加工效率和使用壽命。
【專利說(shuō)明】—種安全防撞的數(shù)控加工中心換刀控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種數(shù)控加工中心的控制方法，尤其是涉及一種安全防撞的數(shù)控加工中心換刀控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近些年，隨著數(shù)控加工中心的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的復(fù)合型設(shè)備在加工中心得到運(yùn)用。刀庫(kù)是傳統(tǒng)機(jī)床和數(shù)控加工中心的重要區(qū)別標(biāo)志，作為最普遍的配置在數(shù)控加工中心上得到使用。刀庫(kù)，是加工中心儲(chǔ)存刀具的設(shè)備，按結(jié)構(gòu)主要分為盤式、鏈?zhǔn)健⒕仃囀降?。刀?kù)是加工中心運(yùn)行過(guò)程中使用最為頻繁的設(shè)備之一。配置刀庫(kù)的加工中心，可快速有效地更換主軸上的刀具，免除了人工手動(dòng)換刀的步驟，能夠極大提升加工中心的自動(dòng)化程度。因此，刀庫(kù)在高端加工中心中已成為常見的配置設(shè)備，也是操作者經(jīng)常使用的對(duì)象，它在數(shù)控機(jī)床使用中的重要性不言而喻。正是因?yàn)楦哳l率地使用刀庫(kù)，造成刀庫(kù)結(jié)構(gòu)件、液壓管路、閥組等的老化磨損，遺留了不少安全隱患。采用傳統(tǒng)的方法進(jìn)行換刀，特別是在使用存在安全隱患的刀庫(kù)時(shí)，易發(fā)生刀具與刀具或刀具與換刀機(jī)構(gòu)等的碰撞，造成刀具、刀庫(kù)機(jī)械手、甚至是加工中心本身的損壞，更嚴(yán)重的造成人身安全事故。因此，開發(fā)安全有效的換刀控制方法就顯得非常重要，以提高換刀動(dòng)作的安全性，更好地保護(hù)操作者和加工中心，避免損失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是:針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能夠有效保障換刀動(dòng)作安全進(jìn)行的安全防撞的數(shù)控加工中心換刀控制方法，采用該方法后，數(shù)控加工中心換刀動(dòng)作的可控性增強(qiáng)，換刀故障率大幅降低，有利于提高數(shù)控加工中心的加工效率和使用壽命。
[0004]本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為:一種安全防撞的數(shù)控加工中心換刀控制方法，包括以下步驟:
1)首先在刀庫(kù)上靠近換刀點(diǎn)的位置安裝接近開關(guān)，并設(shè)定對(duì)X軸進(jìn)行安全換刀的安全上限扭矩Mx和對(duì)Z軸進(jìn)行安全換刀的安全上限扭矩Mz ；
2)確定待換刀的目標(biāo)刀套及其位置；
3)將機(jī)床開機(jī)，然后使X軸和Z軸返回至參考點(diǎn)，再完成刀庫(kù)回零動(dòng)作，并使機(jī)床處于正常工作狀態(tài)，之后通過(guò)刀庫(kù)上安裝的接近開關(guān)對(duì)主軸上是否有刀具進(jìn)行確認(rèn)，若接近開關(guān)發(fā)出信號(hào)，說(shuō)明主軸上有刀具，則應(yīng)先中止換刀動(dòng)作，將刀盤轉(zhuǎn)動(dòng)到該刀具相對(duì)應(yīng)的刀套位置，然后人工排除故障進(jìn)行手動(dòng)還刀，再進(jìn)行下步步驟；若接近開關(guān)沒(méi)有發(fā)出信號(hào)，說(shuō)明主軸上沒(méi)有刀具，則直接進(jìn)行下步步驟；
4)發(fā)出換刀指令，使X軸和Z軸移動(dòng)至換刀等待點(diǎn)，并使主軸松開；轉(zhuǎn)動(dòng)刀盤，當(dāng)?shù)侗P轉(zhuǎn)動(dòng)到目標(biāo)刀套位置后使其停止轉(zhuǎn)動(dòng)，然后將X軸和Z軸以10-50%的鉗制倍率從換刀等待點(diǎn)移動(dòng)至換刀點(diǎn)位置，移動(dòng)過(guò)程中對(duì)X軸和Z軸的換刀扭矩進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，若X軸的換刀扭矩超過(guò)其安全上限扭矩Mx或Z軸的換刀扭矩超過(guò)其安全上限扭矩Mz，則機(jī)床發(fā)出報(bào)警，此時(shí)應(yīng)先停止換刀動(dòng)作，將X軸和Z軸從換刀區(qū)域手動(dòng)移出，排除故障后重新發(fā)出換刀指令并重復(fù)本步驟的其它操作，直至X軸的換刀扭矩小于其安全上限扭矩Mx，同時(shí)Z軸的換刀扭矩小于其安全上限扭矩Mz后，再進(jìn)行下步步驟；若X軸的換刀扭矩小于其安全上限扭矩Mx，同時(shí)Z軸的換刀扭矩小于其安全上限扭矩Mz，則直接進(jìn)行下步步驟；
5)使主軸夾緊，將X軸和Z軸以10-50%的鉗制倍率移動(dòng)并返回至換刀等待點(diǎn)，移動(dòng)過(guò)程中對(duì)X軸和Z軸的換刀扭矩進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，若X軸的換刀扭矩超過(guò)其安全上限扭矩Mx或Z軸的換刀扭矩超過(guò)其安全上限扭矩Μζ，則機(jī)床發(fā)出報(bào)警，此時(shí)應(yīng)先停止換刀動(dòng)作，將X軸和Z軸從換刀區(qū)域手動(dòng)移出，排除故障后重新發(fā)出換刀指令并重復(fù)步驟4)和本步驟中的其它操作，直至X軸的換刀扭矩小于其安全上限扭矩Μχ，同時(shí)Z軸的換刀扭矩小于其安全上限扭矩Mz后，再進(jìn)行換刀；若X軸的換刀扭矩小于其安全上限扭矩Μχ，同時(shí)Z軸的換刀扭矩小于其安全上限扭矩Μζ，則直接進(jìn)行換刀。[0005]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:本發(fā)明安全防撞的數(shù)控加工中心換刀控制方法，在刀庫(kù)上靠近換刀點(diǎn)的位置安裝接近開關(guān)，如果由于人為因素或刀庫(kù)程序數(shù)據(jù)儲(chǔ)存錯(cuò)誤等原因?qū)е聯(lián)Q刀前主軸刀套上仍有刀具，根據(jù)接近開關(guān)發(fā)出的報(bào)警信號(hào)，應(yīng)先中止換刀動(dòng)作，人工排除故障進(jìn)行手動(dòng)還刀，再進(jìn)行下步換刀動(dòng)作，即必須先還舊刀，才能換新刀，從而有效避免撞刀危險(xiǎn)。
[0006]本發(fā)明方法對(duì)換刀過(guò)程中X軸和Z軸的移動(dòng)倍率進(jìn)行鉗制，這樣機(jī)床坐標(biāo)軸在進(jìn)入換刀區(qū)域時(shí)可自動(dòng)減速，其移動(dòng)倍率被設(shè)置為安全速度，使換刀時(shí)坐標(biāo)軸慢速移動(dòng)，從而主軸上的刀具能夠在無(wú)干涉區(qū)域運(yùn)行，并且即使出現(xiàn)刀庫(kù)與機(jī)床發(fā)生碰撞的極端情形時(shí)，坐標(biāo)軸的慢速移動(dòng)也能保證對(duì)設(shè)備較小的沖擊力，將設(shè)備的損失降至最低。
[0007]本發(fā)明方法對(duì)X軸進(jìn)行安全換刀的安全上限扭矩Mx和對(duì)Z軸進(jìn)行安全換刀的安全上限扭矩Mz進(jìn)行事先設(shè)定，同時(shí)對(duì)坐標(biāo)軸移動(dòng)過(guò)程中X軸和Z軸的換刀扭矩進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，這樣當(dāng)機(jī)床坐標(biāo)軸靠近換刀點(diǎn)位置時(shí)，如果因刀庫(kù)位置不正、傾斜等異常情況而導(dǎo)致X軸的換刀扭矩超過(guò)其安全上限扭矩Mx或Z軸的換刀扭矩超過(guò)其安全上限扭矩Mz時(shí)，機(jī)床即發(fā)出報(bào)警，應(yīng)先停止換刀動(dòng)作，使各坐標(biāo)軸停止移動(dòng)，換刀機(jī)構(gòu)停在當(dāng)前位置，從而換刀機(jī)構(gòu)得到有效保護(hù)。
[0008]綜上，本發(fā)明基于數(shù)控加工中心開放的平臺(tái)，提供了一種安全防撞的數(shù)控加工中心換刀控制方法，在刀庫(kù)上靠近換刀點(diǎn)的位置安裝接近開關(guān)，對(duì)換刀過(guò)程中坐標(biāo)軸的移動(dòng)倍率進(jìn)行鉗制，并對(duì)坐標(biāo)軸移動(dòng)過(guò)程中的換刀扭矩進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，有效保障了換刀動(dòng)作的安全進(jìn)行，可控性好，使換刀故障率大幅降低，有利于提高數(shù)控加工中心的加工效率和使用壽命。
【具體實(shí)施方式】
[0009]以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0010]以配置有圓盤刀庫(kù)(刀具容量為24把)的數(shù)控立車為例，現(xiàn)擬對(duì)其3號(hào)刀進(jìn)行換刀，其換刀控制方法包括以下步驟:
I)首先在刀庫(kù)上靠近換刀點(diǎn)的位置安裝接近開關(guān)，并設(shè)定對(duì)X軸進(jìn)行安全換刀的安全上限扭矩Mx和對(duì)Z軸進(jìn)行安全換刀的安全上限扭矩Mzdf Mx和Mz均設(shè)定為3nm ； 2)確定待換刀的3號(hào)刀套的位置；
3)將機(jī)床開機(jī)，然后使X軸和Z軸返回至參考點(diǎn)，再完成刀庫(kù)回零動(dòng)作，并使機(jī)床處于正常工作狀態(tài)，之后通過(guò)刀庫(kù)上安裝的接近開關(guān)對(duì)主軸上是否有刀具進(jìn)行確認(rèn)，若接近開關(guān)發(fā)出信號(hào)，說(shuō)明主軸上有刀具，例如2號(hào)刀，則先中止換刀動(dòng)作，將刀盤轉(zhuǎn)動(dòng)到2號(hào)刀套位置，人工排除故障進(jìn)行手動(dòng)還刀，再進(jìn)行下步換刀動(dòng)作，即必須先還舊刀(即2號(hào)刀)，再進(jìn)行后續(xù)的換新刀(即3號(hào)刀)操作，以有效避免撞刀危險(xiǎn)；若經(jīng)確認(rèn)發(fā)現(xiàn)接近開關(guān)沒(méi)有發(fā)出信號(hào)，說(shuō)明此時(shí)主軸上沒(méi)有刀具，直接進(jìn)入下步步驟；
4)發(fā)出T3M6換刀指令，使Z軸以100%的快移倍率移動(dòng)至坐標(biāo)零點(diǎn)，并使X軸以100%的快移倍率移動(dòng)至坐標(biāo)-600mm位置(即換刀等待點(diǎn))，主軸定向完成，使主軸松開；轉(zhuǎn)動(dòng)刀盤，當(dāng)?shù)侗P轉(zhuǎn)動(dòng)到3號(hào)刀套位置后停止轉(zhuǎn)動(dòng)，然后將X軸以15%的鉗制倍率移動(dòng)至坐標(biāo)-890.67mm位置(即換刀點(diǎn)X軸坐標(biāo))，并使Z軸先以15%的鉗制倍率移動(dòng)至-350.87mm位置(即到位前IOOmm的位置)，再以10%的鉗制倍率移動(dòng)至-450.87mm位置(即換刀點(diǎn)Z軸坐標(biāo))，對(duì)X軸和Z軸的移動(dòng)倍率進(jìn)行鉗制后，換刀時(shí)坐標(biāo)軸能夠慢速移動(dòng)，即使出現(xiàn)刀庫(kù)與機(jī)床發(fā)生碰撞的極端情形時(shí)，坐標(biāo)軸的慢速移動(dòng)也能保證較小的沖擊力，將設(shè)備的損失降至最低；另外，對(duì)移動(dòng)過(guò)程中X軸和Z軸的換刀扭矩進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，若X軸的換刀扭矩超過(guò)3nm或Z軸的換刀扭矩超過(guò)3nm，則機(jī)床發(fā)出報(bào)警，此時(shí)先停止換刀動(dòng)作，將X軸和Z軸從換刀區(qū)域手動(dòng)移出，排除故障后重新發(fā)出T3M6換刀指令并重復(fù)本步驟的其它操作，直至X軸的換刀扭矩小于3nm，同時(shí)Z軸的換刀扭矩小于3nm后，再進(jìn)行下步步驟；若X軸的換刀扭矩小于3nm，同時(shí)Z軸的換刀扭矩小于3nm，則直接進(jìn)行下步步驟；
5)使主軸夾緊，使X軸以15%的鉗制倍率移動(dòng)并返回至坐標(biāo)-600_位置，同時(shí)對(duì)移動(dòng)過(guò)程中X軸和Z軸的換刀扭矩進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，若X軸的換刀扭矩超過(guò)3nm或Z軸的換刀扭矩超過(guò)3nm，則機(jī)床發(fā)出報(bào)警，此時(shí)先停止換刀動(dòng)作，將X軸和Z軸從換刀區(qū)域手動(dòng)移出，排除故障后重新發(fā)出T3M6換刀指令并重復(fù)步驟4)和本步驟中的其它操作，直至X軸的換刀扭矩小于3nm,同時(shí)Z軸的換刀扭矩小于3nm后,再進(jìn)行換刀；若X軸的換刀扭矩小于3nm,同時(shí)Z軸的換刀扭矩小于3nm，則直接進(jìn)行換刀。
[0011]以上實(shí)施例中，刀庫(kù)上靠近換刀點(diǎn)的位置安裝有接近開關(guān)，坐標(biāo)軸的移動(dòng)倍率被鉗制為低速，且坐標(biāo)軸移動(dòng)過(guò)程中換刀扭矩被實(shí)時(shí)監(jiān)控，這些措施有效保障了換刀動(dòng)作的安全進(jìn)行，避免了人員和設(shè)備的許多不必要的損失，使換刀故障率大幅降低，有利于提高數(shù)控加工中心的加工效率和使用壽命。
【權(quán)利要求】
1.一種安全防撞的數(shù)控加工中心換刀控制方法，其特征在于包括以下步驟: 1)首先在刀庫(kù)上靠近換刀點(diǎn)的位置安裝接近開關(guān)，并設(shè)定對(duì)X軸進(jìn)行安全換刀的安全上限扭矩Mx和對(duì)Z軸進(jìn)行安全換刀的安全上限扭矩Mz ； 2)確定待換刀的目標(biāo)刀套及其位置； 3)將機(jī)床開機(jī)，然后使X軸和Z軸返回至參考點(diǎn)，再完成刀庫(kù)回零動(dòng)作，并使機(jī)床處于正常工作狀態(tài)，之后通過(guò)刀庫(kù)上安裝的接近開關(guān)對(duì)主軸上是否有刀具進(jìn)行確認(rèn)，若接近開關(guān)發(fā)出信號(hào)，說(shuō)明主軸上有刀具，則應(yīng)先中止換刀動(dòng)作，將刀盤轉(zhuǎn)動(dòng)到該刀具相對(duì)應(yīng)的刀套位置，然后人工排除故障進(jìn)行手動(dòng)還刀，再進(jìn)行下步步驟；若接近開關(guān)沒(méi)有發(fā)出信號(hào)，說(shuō)明主軸上沒(méi)有刀具，則直接進(jìn)行下步步驟； 4)發(fā)出換刀指令，使X軸和Z軸移動(dòng)至換刀等待點(diǎn)，并使主軸松開；轉(zhuǎn)動(dòng)刀盤，當(dāng)?shù)侗P轉(zhuǎn)動(dòng)到目標(biāo)刀套位置后使其停止轉(zhuǎn)動(dòng)，然后將X軸和Z軸以10-50%的鉗制倍率從換刀等待點(diǎn)移動(dòng)至換刀點(diǎn)位置，移動(dòng)過(guò)程中對(duì)X軸和Z軸的換刀扭矩進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，若X軸的換刀扭矩超過(guò)其安全上限扭矩Mx或Z軸的換刀扭矩超過(guò)其安全上限扭矩Μζ，則機(jī)床發(fā)出報(bào)警，此時(shí)應(yīng)先停止換刀動(dòng)作，將X軸和Z軸從換刀區(qū)域手動(dòng)移出，排除故障后重新發(fā)出換刀指令并重復(fù)本步驟的其它操作，直至X軸的換刀扭矩小于其安全上限扭矩Μχ，同時(shí)Z軸的換刀扭矩小于其安全上限扭矩Mz后，再進(jìn)行下步步驟；若X軸的換刀扭矩小于其安全上限扭矩Μχ，同時(shí)Z軸的換刀扭矩小于其安全上限扭矩Μζ，則直接進(jìn)行下步步驟； 5)使主軸夾緊，將X軸和Z軸以10-50%的鉗制倍率移動(dòng)并返回至換刀等待點(diǎn)，移動(dòng)過(guò)程中對(duì)X軸和Z軸的換刀扭矩進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，若X軸的換刀扭矩超過(guò)其安全上限扭矩Mx或Z軸的換刀扭矩超過(guò)其安全上限扭矩Μζ，則機(jī)床發(fā)出報(bào)警，此時(shí)應(yīng)先停止換刀動(dòng)作，將X軸和Z軸從換刀區(qū)域手動(dòng)移出，排除故障后重新發(fā)出換刀指令并重復(fù)步驟4)和本步驟中的其它操作，直至X軸的換刀扭矩小于其安全上限扭矩Μχ，同時(shí)Z軸的換刀扭矩小于其安全上限扭矩Mz后，再進(jìn)行換刀；若X`軸的換刀扭矩小于其安全上限扭矩Μχ，同時(shí)Z軸的換刀扭矩小于其安全上限扭矩Μζ，則直接進(jìn)行換刀。
【文檔編號(hào)】B23Q3/155GK103481099SQ201310422956
【公開日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月17日
【發(fā)明者】魏峰, 李宏忠, 王晚 申請(qǐng)人:寧波海天精工股份有限公司