CN103273374B - 一种数控系统可逆试切控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种数控系统的可逆试切控制方法。本发明中主轴和进给轴正向运行时，机械实际位置数据按照顺序保存在缓冲区中，间隙补偿数据则予以废弃。在逆向运行时，机械实际位置数据完全从缓冲区内取得，以保证逆向运行时机械实际位置的准确性，而间隙补偿数据则根据逆向运行时的实际换向情况进行计算。机械实际位置数据采用FIFO算法进行管理，便于逆向运动时的运动操作。操作人员通过手轮、按键等输入设备执行试切结束操作，数控系统退出试切模式。本发明能够主动在一次试切操作过程中对任意环节进行反复的逆向操作，极大提高了工件程序的调试效率。
Description
技术领域
本发明属于自动化领域，具体涉及一种数控系统可逆试切控制方法。
背景技术
传统的试切法，是指操作工人在每个工步，或走刀前进行对刀，然后试切出一小段，测量其尺寸是否合适，如果不合适，将刀具的位置调整一下，再试切一小段，直至达到尺寸要求后，才加工这一尺寸的全部表面。在数控机床中，试切的意义有所不同，通常指编制完工件程序后，第一次完整地自动加工工件。由于数控程序本身也是一种计算机程序，编制中难免存在各种错误，因此第一次完整地自动加工工件具有较大的风险，很可能造成工件的报废、设备的损坏、甚至人员的伤害。
为此，数控系统通常提供了专门的试切模式。在该模式中，操作人员可以通过手轮、按键等输入设备来控制试切的过程。例如：只有在按下指定按键或者摇动手轮的时候，试切过程才会进行，一旦按键抬起或者停止摇动手轮，试切过程就进入暂停状态。通过试切模式，操作人员可以方便的控制试切过程，一旦发现试切过程有错误，可以立即停止试切，停止试切后，还可以使用按键或者手轮继续试切，从而提高了工件程序的调试效率，避免了不必要的损失。
由于试切可以有效避免设备和人员的损失，试切功能成为数控系统的重要功能。但是，目前各厂家的试切功能都是只能进不能退的，即试切过程只能按照工件程序顺序正向运行，而不能逆向运行。只能正向运行，虽然可以有效避免损失，但是当操作人员需要反复观察试切轨迹时效率较低。特别是对于加工时间较长的工件，一次试切需要的时间较长，关键环节一旦完成，要想再次观察，必须再次运行一次试切，降低了工件程序调试的效率。
因此，如果实在试切过程中实现逆向运行功能，那么对于运行完成的关键环节，可以使用逆向运行功能回退到关键环节之前，再次运行关键环节，即可以大大提高调试效率。
发明内容
本发明的目的在于使试切操作可以逆向工作，从而可以在一次试切操作过程中对任意环节进行反复的逆向操作，极大提高了工件程序的调试效率。具体实现方法是：
（1）试切过程的数据初始化，包括主轴和进给轴的运动数据、初始位置和间隙补偿数据等。
（2）正向运行时，机械实际位置数据按照顺序保存在缓冲区中，间隙补偿数据则予以废弃。在逆向运行时，机械实际位置数据完全从缓冲区内取得，以保证逆向运行时机械实际位置的准确性，而间隙补偿数据则根据逆向运行时的实际换向情况进行计算。
(3)操作人员通过手轮、按键等输入设备执行试切结束操作，数控系统退出试切模式。
数控系统在加工过程中，虽然也是按照工件程序来运行的。但是，对于数控系统，操作人员在调试过程中通常并不关心数控系统内部各变量的状态，而是只关心程序运行位置以及主轴、进给轴、通用输出等输出设备的状态。
因此，本发明使用补偿分离的状态记录技术将试切过程中程序运行位置和输出设备的状态记录下来，在逆向运行时按照记录的反顺序输出的技术来实现试切过程的逆向运行功能。
具体实现方式
（1）试切过程的数据初始化，包括主轴和进给轴的运动数据、初始位置和间隙补偿数据等。
在试切操作时，需要将主轴和进给轴的运动数据划分为机械实际位置数据与间隙补偿数据，两者的合并即为正向运行时实际输出给主轴和进给轴驱动器的数据。
（2）正向运行时，机械实际位置数据按照顺序保存在缓冲区中，间隙补偿数据则予以废弃。在逆向运行时，机械实际位置数据完全从缓冲区内取得，以保证逆向运行时机械实际位置的准确性，而间隙补偿数据则根据逆向运行时的实际换向情况进行计算。
正向和逆向运行时，使用的是相同的机械实际位置数据，因此只要保证逆向时的间隙补偿计算正确，即可保证逆向运行时发给轴驱动器的数据正确。
如果不考虑机械系统的特性，只需要单纯的记录试切过程中程序运行位置和输出设备的状态，并按照记录数据以相反的顺序显示程序运行位置并控制输出设备，即可实现试切过程的逆向运行。但是由于机械系统的特性，单纯使用上述方法的实际实现效果很差，主要原因是机械系统具有间隙。
由于机械间隙的存在，当主轴和进给轴在换向的时候，需要在换向以后对机械间隙进行补偿。设机械间隙为W，主轴在换向后需要多运行W距离，才能满足后续运行轨迹的精度要求。可见，机械间隙的补偿过程是发生在换向后，并且与换向后的方向有关。由于间隙补偿的补偿时刻与补偿方向都是按照正向运行时记录的，因此在逆向运行中，如果完全按照记录来控制轴的输出，那么补偿时刻和补偿方向均存在误差。因此，本发明将补偿方向和补偿数据从实际发送给轴驱动器的数据中分离出来，在逆向运行时单独计算补偿数据。
其中的机械实际位置数据采用FIFO算法进行管理，便于逆向运动时的运动操作。
当正向运行时，机械实际位置数据不断存入缓冲区。缓冲区管理上采用FIFO算法，即先进先出算法。当超出缓冲区长度后，新进入的数据覆盖早进入的数据。当正向运行切换到逆向运行时，不断按照存入的反顺序从缓冲区取得数据，当用尽缓冲区中数据时，逆向运动不能再继续进行。当逆向运行切换到正向运行时，不直接进行插补计算，而是仍然使用缓冲区内数据，取数据的位置由逆向运行到的位置确定，顺序与存入数据顺序相同，直到运行到逆向运行开始点，此后进行新的插补计算，并更新缓冲中的数据。
逆向和正向运行可以随时切换，不管逆向还是正向，只要运行的位置是以前运行过的，就从缓冲区中取数据，只有运行到新的位置时，才进行插补计算。当操作人员反复使用正向和逆向试切功能时，数控系统按照上述原理反复处理缓冲区。
(3)操作人员通过手轮、按键等输入设备执行试切结束操作，数控系统退出试切模式。
传统的单向试切功能，完成了工件程序的所有内容后，即自动认为完成了试切过程；在本发明的可逆试切功能中，即使完成了工件程序的所有内容，操作人员仍然可以使用逆向试切继续进行试切操作。只有执行了试切结束操作后，数控系统才退出试切模式。
Claims (2)
1.一种数控系统可逆试切控制方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
步骤(1)、将试切过程的数据初始化，包括主轴和进给轴的运动数据、初始位置和间隙补偿数据；
步骤(2)、正向运行时，机械实际位置数据按照顺序保存在缓冲区中，间隙补偿数据则予以废弃；逆向运行时，机械实际位置数据完全从缓冲区内取得，以保证逆向运行时机械实际位置的准确性，而间隙补偿数据则根据逆向运行时的实际换向情况进行计算；
步骤(3)、操作人员通过输入设备执行试切结束操作，数控系统退出试切模式，所述输入设备包括手轮、按键。
2.根据权利要求1所述的一种数控系统可逆试切控制方法，其特征在于：所述的机械实际位置数据采用FIFO算法进行管理，在一次试切操作过程中对任意环节进行反复的逆向操作。
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