CN102929208A - 数控车床尾座位置的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数控车床尾座位置的控制方法，把所分配的保持数据存储区中的数值写入PLC与NC的数据交换存储区；当数控车床需要调整尾座位置时，驱动拖板靠近尾座，并实时读取拖板坐标，并把该坐标值与所述数据交换存储区中存放的尾座位置比较，直到两者相等，连接尾座与拖板，并解除尾座在车床导轨上的锁定；驱动拖板拖动尾座到目标位置，读取目标位置的机械坐标；把所述机械坐标写入分配的所述可保持数据存储区，进而把该可保持数据存储区内的当前数据写入PLC与NC的数据交换存储区；解除尾座与托板的连接，锁紧尾座。依据本发明有效的降低数控车床的成本和故障率，并增强数控车床的易用性。

Description

数控车床尾座位置的控制方法

技术领域

本发明涉及一种数控车床尾座位置的控制方法。

背景技术

数控车床通常配置有尾座装置，作为工件的辅助夹紧装置，为在轴类工件的加工、车外圆、车螺纹等工序中的常用辅助夹紧装置，其工作状况好坏对工件的加工质量有比较大的影响。

当工件长度发生变化时，尾座的位置也需要配合变化。在数控车床中，除了手动的位置控制调整（如中国CN201361715Y号实用新型专利）外，尾座的位置控制一般有伺服电机传动控制和通过Z轴拖板拖动控制两种。

其中，伺服电机传动控制成本较高，普通数控车床一般很少采用。通过Z轴拖板拖动控制时，尾座与床体之间的锁紧与松开控制通常用液压控制或螺丝把紧。其结构是尾座设有插销，该插销在尾座与床体松开时与拖板啮合，尾座通过拖板移动实现被带动前进或后退。这就需要，拖板位置必需与尾座位置保持严格的对应关系，而这种关系一般通过人工检测或电气开关检测。通过人工检测费时费力无且法实现自动控制。通过开关检测时，由于系统反应的延迟性，在拖板移动时检测到开关动作后拖板并不能立即停止，而需要一段时间，这段时间与拖板的移动速度有关，因此对拖板的移动速度要求严格，必须按特定速度调整检测开关与检测块之间的位置，拖板的移动速度改变时又要重新调整。由于手动控制速度和自动控制速度的不一致性，经常有拖板和尾座在没有达到对应位置时定位销已经伸出或超过对应位置时定位销才伸出的情况发生。

另一方面，在电气开关出现故障时尾座拖动便不可用，要更换电气开关。电气开关少则几十元多则上百元，需要一定的成本支持。

目前数控车床行业竞争日益激烈，如果能在降低生产成本同时使操作简单化，又提高可靠性，就能在市场竞争中占有优势。

发明内容

为此，本发明应用数控系统的两大功能，即由NC(Numerical Control，数字控制，简称数控)实现的位置控制功能和由PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）实现的逻辑控制功能实现的一种数控车床尾座位置的控制方法，以有效的降低数控车床的成本和故障率，并增强数控车床的易用性。

为了实现本发明的上述目的，采用以下技术方案：

一种数控车床尾座位置的控制方法，分配一可保持数据存储区用于存放尾座位置，数控车床上电后初始化PLC和NC，并把所分配的保持数据存储区中的数值写入PLC与NC的数据交换存储区；

当数控车床需要调整尾座位置时，驱动拖板靠近尾座，并实时读取拖板坐标，并把该坐标值与所述数据交换存储区中存放的尾座位置比较，直到两者相等，连接尾座与拖板，并解除尾座在车床导轨上的锁定；

驱动拖板拖动尾座到目标位置，读取目标位置的机械坐标；

把所述机械坐标写入分配的所述可保持数据存储区，进而把该可保持数据存储区内的当前数据写入PLC与NC的数据交换存储区；

解除尾座与托板的连接，锁紧尾座。

依据本发明的上述数控车床尾座位置的控制方法，采用NC与PLC相结合的方式，分配一个可保持数据存储区存放尾座位置，在初始化时把该尾座位置写入NC与PLC的数据交换存储区，供NC和PLC调用，从而，尾座的调整基于NC的机械坐标，而不再依靠电气开关，减少了NC程序的编程难度，增强了尾座控制的灵活性，并降低了电气开关的采购成本和维护成本，同时减少了电气开关而相应降低了故障率，自动控制更加方便，整体上增强了数控车床的易用性。

上述数控车床尾座位置的控制方法，判断尾座当前坐标值与所述数据交换存储区中存放的尾座位置是否相等的裕度为±1mm。

上述数控车床尾座位置的控制方法，尾座与拖板的连接通过受控于PLC的自动连接装置连接，且用于锁定尾座的连接装置亦为受控于所述PLC的锁紧装置锁紧；从而，在自动调整尾座位置时，自动控制尾座与拖板的连接，以及尾座的锁紧。

上述数控车床尾座位置的控制方法，尾座第一次调试或者拖板机械零点发生改变时，需重新设定分配的所述可保持数据存储区的尾座位置，其过程是：

连接拖板与尾座，然后手动测量，以保证连接的准确性；

解除尾座锁紧，驱动拖板以调整尾座位置；

读取调整完毕的尾座机械坐标，并写入分配的所述可保持数据存储区；

将分配的所述可保持数据存储区当前存放的数据写入PLC与NC的数据交换存储区；

解除拖板与尾座的连接，锁紧尾座于车床导轨上。

附图说明

图1为依据本发明的一种数控车床尾座位置的控制方法的控制流程图。

具体实施方式

应知，数控车床当前普遍是NC与PLC相结合的系统，开辟有用于两者数据交换的数据交换存储区，以使整个系统都在程序控制之中。在数控车床技术领域，基于先进的通道和技术支撑，已经可以轻松地实现数据的畅通交换，技术层面上已经比较成熟，再次不再赘述。另外绝大多数情况下，系统由PLC控制输入/输出，部分功能由NC控制输入/输出。

数据交换存储区用于存放临时性数据或者变量，不能保持，因此，需要额外的可保持数据存储区存放系统数据或者需要长期保存的数据。因此，在本方案中需要分配一个可保持数据存储区。

可保持数据存储区是可以由用户选定的数据存储区，在一次上电周期中，只要超级电容和可选电池卡不放电，该存储器的数据就不会改变。在所有存储区中，只有V、M、D、K定时器和计数器存储区能被组态为保持存储区。

尾座对应的机床导轨，在绝大多数数控车床中与Z轴导轨平行或为同一导轨，那么尾座机床导轨上的位置就是Z轴坐标，尾座靠Z轴拖板来驱动，因此，在本方案中的一些实施例中，尾座与床体之间的锁紧与松开用液压控制。尾座设有插销，当尾座与床体锁紧时插销缩回，当尾座与床体松开时插销伸出，插销伸出时，可以使尾座与Z轴拖板连接。

在本方案中，不使用电气开关，而采用如日本FANUC或德国SIEMENS数控系统，通过编写PLC程序来实现对尾座的位置控制。

参照说明书附图1，第一次调试或数控车床的机械零点发生改变时，更多的表现为Z轴拖板的机械零点发生改变时：

通过手动测量将尾座插销与Z轴拖板插孔对齐，利用一个按键激活尾座拖动功能（按键灯闪烁），通过另一按键将当前尾座位置坐标（当前Z轴机械坐标值）写入分配的可保持数据存储区，将可保持数据存储区数值写入PLC与NC数据交换存储区，尾座松开，插销伸出，按键灯常亮，验证正确后，通过按键取消尾座拖动功能，尾座锁紧、插销缩回，按键灯灭。

中间可以驱动Z轴拖板调整尾座位置，以方便NC的编程。

需要说明的是，这里一直使用的尾座位置，在数控系统中，有Z轴拖板的机械坐标来标定，应当理解，这里提到Z轴拖板机械坐标和尾座位置在Z轴拖板与尾座连接到一起的情况下应指同一坐标。

同时应知，尾座和床头箱界定了Z轴拖板的工作区间，因此，本文中Z轴拖板靠近尾座的描述，其方向是确定的。

Z轴拖板与尾座的连接最好能够满足自动控制，如上述插销，通过简单的伸缩控制就可以实现，相对比较简单。而对于尾座锁紧则需考虑尾座锁紧的可靠性，最好采用液压锁紧，比如液压把板，也比较容易实现自动控制。

手动控制方式主要用于调试，其基本方法是：

1、利用一个按键激活尾座拖动功能（按键灯闪烁）；即通过数控系统或者PLC进行控制，保证位置控制的精确性。

2、移动Z轴拖板，当Z轴拖板的机械标值与可保持数据存储区中存放的值相等时，为了便于手动控制，Z轴坐标值与可保持数据存储区中数值相差±1mm即为相等，当然，这和数控系统的稳定性和可靠性有关，使用中可以进行调整，按键灯常亮，尾座松开、插销伸出。

3、再次移动Z轴时，尾座随Z轴拖板移动。

4、到达指定位置后，利用按键取消尾座拖动功能，尾座与床体锁紧，插销缩回，插销缩回瞬间将当前尾座位置坐标（当前Z轴机械坐标值）写入可保持数据存储区，可保持数据存储区数值写入PLC与NC数据交换存储区，按键灯灭。

注：尾座首次调整，也就是初始标定尾座的Z轴坐标，需手动调整，此时应认为分配的可保持数据存储区内为存储区原始值，如FF……F，或者00……0，手动调整的尾座坐标初始值写入并保持。

实现自动控制方式在数控系统中才有价值，因此如前所述的尾座与Z轴拖板的机械坐标相联系也才有意义，实现自动控制的方法是：

1、利用NC指令取消坐标偏移和刀具补偿，利用快速移动和宏程序指令，将Z轴移动到PLC与NC数据交换存储区所存数值位置。

2、利用M指令激活尾座拖动功能（按键灯闪烁）。

3、暂停两秒，尾座自动松开、插销伸出、按键灯常亮，再通过Z轴坐标移动指令将尾座拖动到其它位置。

4、指行M指令取消尾座拖动功能，尾座与床体锁紧、插销缩回，插销缩回瞬间将当前尾座位置坐标（当前Z轴机械坐标值）写入可保持数据存储区，可保持数据存储区数值写入PLC与NC数据交换存储区，按键灯灭。

为了使PLC与NC数据交换存储区两者数值一致，可保持数据存储区数值写入PLC与NC数据交换存储区这一操纵是实时执行的。

自动控制的NC程序：

FANUC程序实例

G98 （每分进给）

#100=#1033/1000 (#1033是PLC与NC 数据交换存储区，由于编程用单位与系统处理的单位相差1000倍，这里换算过来)

G0 G53 Z#100（快速移动到可保持数据存储区保存的坐标处）

M31（拖动使能）

G4X2.（延时2秒，等待插销伸出）

G01 W100. F150.（将尾座移动到其它位置）

G01 W-2.（相反方向移动2mm以便插销更容易缩回）

M32（拖动失能）

M02（程序结束）

SIEMENS 程序实例

G94 G90 ；每分进给绝对编程

G0 G153 Z＝$A_DBR[10]；快速移动到可保持数据存储区保存的坐标处,$A_DBR[10]是PLC与NC 数据交换存储区

M31;拖动使能

G4F2；延时2秒

G91 G01 Z100 F150 ；将尾座移动到其它位置

G01 Z-2；相反方向移动2mm以便插销更容易缩回

M32;拖动失能

M02；程序结束。

Claims (4)

1.一种数控车床尾座位置的控制方法，其特征在于，分配一可保持数据存储区用于存放尾座位置，数控车床上电后初始化PLC和NC，并把所分配的保持数据存储区中的数值写入PLC与NC的数据交换存储区；

当数控车床需要调整尾座位置时，驱动拖板靠近尾座，并实时读取拖板坐标，并把该坐标值与所述数据交换存储区中存放的尾座位置比较，直到两者相等，连接尾座与拖板，并解除尾座在车床导轨上的锁定；

驱动拖板拖动尾座到目标位置，读取目标位置的机械坐标；

把所述机械坐标写入分配的所述可保持数据存储区，进而把该可保持数据存储区内的当前数据写入PLC与NC的数据交换存储区；

解除尾座与托板的连接，锁紧尾座。

2.根据权利要求1所述的数控车床尾座位置的控制方法，其特征在于，判断尾座当前坐标值与所述数据交换存储区中存放的尾座位置是否相等的裕度为±1mm。

3.根据权利要求1所述的数控车床尾座位置的控制方法，其特征在于，尾座与拖板的连接通过受控于PLC的自动连接装置连接，且用于锁定尾座的连接装置亦为受控于所述PLC的锁紧装置锁紧；从而，在自动调整尾座位置时，自动控制尾座与拖板的连接，以及尾座的锁紧。

4.根据权利要求1所述的数控车床尾座位置的控制方法，其特征在于，尾座第一次调试或者拖板机械零点发生改变时，需重新设定分配的所述可保持数据存储区的尾座位置，其过程是：

连接拖板与尾座，然后手动测量，以保证连接的准确性；

解除尾座锁紧，驱动拖板以调整尾座位置；

读取调整完毕的尾座机械坐标，并写入分配的所述可保持数据存储区；

将分配的所述可保持数据存储区当前存放的数据写入PLC与NC的数据交换存储区；

解除拖板与尾座的连接，锁紧尾座于车床导轨上。