CN102156440B - 开槽机数控系统中实现开槽动作实时控制的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种开槽机数控系统中实现开槽动作实时控制的方法，在该方法中，开槽机数控系统控制刀具从初始位置移动至位于工件一侧后，重复下移单次开槽深度并从工件一侧平移至工件另一侧的单次开槽过程，以完成预设的总开槽深度，然后控制刀具从工件一侧的安全位置返回所述的初始位置。本发明的实现开槽动作实时控制的方法，其利用计算机辅助制造数据对开槽过程进行模拟，参数设定方便，模拟过程简便，能应用于不同材料和刀具的加工，且增强了开槽过程的可控性，其应用方式简洁灵活，应用范围较为广泛。

Description

开槽机数控系统中实现开槽动作实时控制的方法

技术领域

本发明涉及数控系统技术领域，特别设计开槽机数控系统技术领域，具体是指一种开槽机数控系统中实现开槽动作实时控制的方法。

背景技术

开槽机应用广泛，特别适用于广告制作和型材生产等行业。开槽机数控系统在自动化加工过程中需要执行数次开槽动作，目前市场上的开槽机数控系统实现开槽动作控制的方法有两种：一种为硬件编码，另一种为在计算机辅助设计时模拟。硬件编码的方法是把开槽的动作固化到硬件中，由于参数不能修改，采用该种方法的开槽机数控系统的功能十分单一；而在计算机辅助设计时模拟的方法是把开槽动作的轨迹添加到计算机辅助设计数据中，由于模拟开槽动作轨迹只用到线段且须添加工艺参数，而计算机辅助设计数据结构复杂，且还不包含机床加工所需工艺参数，所以使用该方法的开槽机数控系统在实现上不够简洁、在应用上不够灵活。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种在数控系统层面上，利用计算机辅助制造数据对开槽过程进行模拟，以简化模拟过程，方便参数设定，能应用于不同材料和刀具的加工，且应用方式简洁灵活，应用范围较为广泛的开槽机数控系统中实现开槽动作实时控制的方法。

为了实现上述的目的，本发明的开槽机数控系统中实现开槽动作实时控制的方法包括以下步骤：

(1)控制刀具从初始位置移动至位于工件一侧的安全位置；

(2)控制刀具下移单次开槽深度d；

(3)控制刀具从工件一侧平移至工件另一侧，完成单次开槽；

(4)依次重复步骤(2)～(3)m-1次，m为开槽次数，直至完成预设的总开槽深度D，并进入步骤(5)；

(5)控制刀具从工件一侧的安全位置返回所述的初始位置。

该开槽机数控系统中实现开槽动作实时控制的方法中，当总开槽深度D是单次开槽深度d的整数倍，即D％d＝0时，所述的开槽次数m为：

$m=\frac{D}{d},$

当总开槽深度D不是单次开槽深度d的整数倍，即D％d≠0时，所述的开槽次数m为：

$m=\frac{(D-D\%d)}{d}+1,$

其中，％为取余运算符，D％d＝0即指：D＝kd+r，k为整数，r＝0。

该开槽机数控系统中实现开槽动作实时控制的方法中，当总开槽深度D不是单次开槽深度d的整数倍，即D％d≠0时，第m次开槽的深度d_m为：D％d。

该开槽机数控系统中实现开槽动作实时控制的方法中，所述的安全位置为与工件一侧的距离大于预设的安全距离的位置。

该开槽机数控系统中实现开槽动作实时控制的方法中，所述的刀具初始位置位于工件的A侧，所述的步骤(1)具体为：控制刀具下移至位于工件A侧的安全位置，下移的距离为工件表面与刀具初始位置的高度差。

该开槽机数控系统中实现开槽动作实时控制的方法中，当所述的开槽次数m为奇数时，所述的数控系统重新设定开槽次数M为m+1，以经过第M次开槽，使刀具从工件B侧平移至A侧。

该开槽机数控系统中实现开槽动作实时控制的方法中，所述的步骤(5)具体为：控制刀具从工件A侧的安全位置上移至所述的初始位置，上移的距离为工件表面与刀具初始位置的高度差与总开槽深度D的和。

该开槽机数控系统中实现开槽动作实时控制的方法中，所述的第M次开槽的深度d_M为0。

采用了该发明的开槽机数控系统中实现开槽动作实时控制的方法，系统控制刀具从初始位置移动至位于工件一侧后，重复下移单次开槽深度d并从工件一侧平移至工件另一侧的单次开槽过程，以完成预设的总开槽深度，然后控制刀具从工件一侧的安全位置返回所述的初始位置。本发明的实现开槽动作实时控制的方法，其利用计算机辅助制造数据对开槽过程进行模拟，参数设定方便，模拟过程简便，能应用于不同材料和刀具的加工，且增强了开槽过程的可控性，其应用方式简洁灵活，应用范围较为广泛。

附图说明

图1为本发明的开槽机数控系统中实现开槽动作实时控制的方法的步骤流程图。

图2为本发明的开槽机数控系统中实现开槽动作实时控制的方法的模拟过程示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明。

请参阅图1所示，为本发明的开槽机数控系统中实现开槽动作实时控制的方法的步骤流程图。

在一种实施方式中，该方法包括以下步骤：

(1)控制刀具从初始位置移动至位于工件一侧的安全位置；

(2)控制刀具下移单次开槽深度d；

(3)控制刀具从工件一侧平移至工件另一侧，完成单次开槽；

(4)依次重复步骤(2)～(3)m-1次，m为开槽次数，直至完成预设的总开槽深度D，并进入步骤(5)；

(5)控制刀具从工件一侧的安全位置返回所述的初始位置。

在一种较优选的实施方式中，当总开槽深度D是单次开槽深度d的整数倍，即D％d＝0时，所述的开槽次数m为：

$m=\frac{D}{d},$

第m次开槽的深度d_m为d，

当总开槽深度D不是单次开槽深度d的整数倍，即D％d≠0时，所述的开槽次数m为：

$m=\frac{(D-D\%d)}{d}+1,$

第m次开槽的深度d_m为：D％d，

其中，％为取余运算符，D％d＝0即指：D＝kd+r，k为整数，r＝0。

在另一种较优选的实施方式中，所述的安全位置为与工件一侧的距离大于预设的安全距离的位置。

在一种优选的实施方式中，所述的刀具初始位置位于工件的A侧，所述的步骤(1)具体为：控制刀具下移至位于工件A侧的安全位置，下移的距离为工件表面与刀具初始位置的高度差。

在一种更优选的实施方式中，当所述的开槽次数m为奇数时，所述的数控系统重新设定开槽次数M为m+1，以经过第M次开槽，使刀具从工件B侧平移至A侧。所述的步骤(5)具体为：控制刀具从工件A侧的安全位置上移至所述的初始位置，上移的距离为工件表面与刀具初始位置的高度差与总开槽深度D的和。其第M次开槽的深度d_M为0。

本发明的开槽机数控系统中实现开槽动作实时控制的方法是在数控系统的软件层面上，使用计算机辅助制造数据对开槽过程进行模拟。计算机辅助制造数据中图形种类较少且支持线段，还可携带控制参数。因此，本发明的方法更好地简化了模拟过程，由于艺参数均可有用户设定，使开槽机能用于不同材料和刀具的加工。

在实际应用中，开槽机数控系统在通过分析加工数据得到开槽点后，要在开槽点前后的两个图形的轨迹中添加一段模拟开槽动作的轨迹。添加的轨迹为计算机辅助控制数据，它在实际加工过程中，用于控制刀头在工件上开槽。

该开槽动作的模拟过程，如图2所示，按下列步骤进行：

第一步、用一条线段模拟刀具从原点到第一个安全点的运动，第一个安全点到工件的距离为安全距离，到工件表面的高度距离为每一次开槽深度。若某次需要开槽的深度小于每一次开槽深度，则本次开槽深度设置为实际需要开槽的深度。

第二步、用一条线段模拟刀具从安全点到同一高度的工件另一侧的安全点，刀具按此线段行走，则会在工件上开一个槽。

第三步、用一条线段模拟刀具从另一侧安全点下探一个高度，该高度为开槽深度减去上次开槽深度或者每一次开槽深度，其具体为哪个深度取决于本次实际需要开槽的深度是否大于等于每一次开槽深度。刀具下探后到达下一高度的另一侧安全点。

第四步、用一条线段模拟刀具从另一侧安全点到本侧的同高度安全点的运动，刀具在按照该线段轨迹运动时会再把开过的槽挖深一点。

第五步、如果槽的深度还未达到开槽深度，则回到第二步继续循环，直到槽的深度达到开槽深度，刀具回到本侧的安全点位置。

第六步、用一条线段模拟刀具从原点下的安全点上升回到原点的过程。

上述步骤中，根据外部提供的参数，确定开槽次数的数学推导过程如下：

设每次开槽深度为d，开槽深度为D，开槽次数m则应为：

(D％d＝0时)，

或

(D％d≠0时)。

初步得到m的值后，还需要考虑到刀具在工件的另一侧时还要回到原点这一侧，则当m为奇数时，实际开槽次数M＝m+1；当M为偶数时，实际开槽次数M＝m；

此时得到的M才为最终需要开槽的次数，其中，在m为奇数，实际开槽次数M＝m+1的情况下，最后一次开槽深度与上一次相同，刀具在挖槽过程中实际上是在空行，并未真正挖槽。总开槽次数总是偶数且自然数零可以为M的有效值。

采用了该发明的开槽机数控系统中实现开槽动作实时控制的方法，系统控制刀具从初始位置移动至位于工件一侧后，重复下移单次开槽深度d并从工件一侧平移至工件另一侧的单次开槽过程，以完成预设的总开槽深度，然后控制刀具从工件一侧的安全位置返回所述的初始位置。本发明的实现开槽动作实时控制的方法，其利用计算机辅助制造数据对开槽过程进行模拟，参数设定方便，模拟过程简便，能应用于不同材料和刀具的加工，且增强了开槽过程的可控性，其应用方式简洁灵活，应用范围较为广泛。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (4)

1.一种开槽机数控系统中实现开槽动作实时控制的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：

（1）控制刀具从初始位置移动至位于工件一侧的安全位置，所述的刀具初始位置位于工件的A侧，则该步骤具体为控制刀具下移至位于工件A侧的安全位置，下移的距离为工件表面与刀具初始位置的高度差；

（2）控制刀具下移单次开槽深度d；

（3）控制刀具从工件一侧平移至工件另一侧，完成单次开槽；

（4）依次重复步骤（2）～（3）m-1次，m为开槽次数，直至完成预设的总开槽深度D，并进入步骤（5）；

（5）控制刀具从工件一侧的安全位置返回所述的初始位置；

在上述步骤（1）～（5）中，当所述的开槽次数m为奇数时，所述的数控系统重新设定开槽次数M为m+1，以经过第M次开槽，使刀具从工件相对于A侧的另一侧平移至A侧。

2.根据权利要求1所述的开槽机数控系统中实现开槽动作实时控制的方法，其特征在于，当总开槽深度D是单次开槽深度d的整数倍，即D%d=0时，所述的开槽次数m为：

$m=\frac{D}{d},$

当总开槽深度D不是单次开槽深度d的整数倍，即D%d≠0时，所述的开槽次数m为：

$m=\frac{(D-D\%d)}{d}+1,$

第m次的开槽深度为D%d，

其中，%为取余运算符，D%d=0即指：D=kd+r，k为整数，r=0。

3.根据权利要求1所述的开槽机数控系统中实现开槽动作实时控制的方法，其特征在于，所述的安全位置为与工件一侧的距离大于预设的安全距离的位置。

4.根据权利要求1所述的开槽机数控系统中实现开槽动作实时控制的方法，其特征在于，所述的步骤（5）具体为：

控制刀具从工件A侧的安全位置上移至所述的初始位置，上移的距离为工件表面与刀具初始位置的高度差与总开槽深度D的和。

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