CN104615079A - 一种数控机床主轴多点定向方法 - Google Patents

一种数控机床主轴多点定向方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种数控机床主轴多点定向方法，包括：在宏变量中输入定向角度的步骤；在宏程序中将接受定向角度的宏变量进行转化，与主轴自定义零度偏置宏变量相加，形成最终定向偏置，并发出M代码的步骤；可编程机床控制器接受M代码并激活窗口第二十一功能的激活步骤；窗口第二十一功能将宏定向角度输入参数的转化值输送到可编程机床控制器数据地址的输送步骤；可编程机床控制器读入主轴定向偏置值后执行定向指令的执行步骤。通过上述方式，本发明提供的数控机床主轴多点定向方法，利用宏程序的运算功能，在宏程序中完成数据转化，在机床可编程机床控制器窗口功能配合下完成主轴多点定向功能，用于数控机床多附件头自动换刀和数控机床加工领域。

Description

一种数控机床主轴多点定向方法
技术领域
本发明涉及一种定向方法，特别是涉及一种数控机床主轴多点定向方法。
背景技术
在现代数控机床制造和加工中，随着加工对象的多变，对机床的功能也提出了更多的要求。
在机床制造领域，为了扩大加工对象，常常给机床附上不同的附件头。以龙门型加工中心为例，有直角铣头、卧式铣头、万能铣头等。在机床自动换刀时，主轴端面键必须停在某一特定角度，并且主轴电机处于励磁状态，而带附件头的换刀定向角度和不带附件头的换刀定向角度是不同的，这时，就需要主轴多点定向功能。
在配备日本FANUC 系列 CNC的数控机床上，CNC的软件版本分为车床版和铣床版，主轴定位功能室车床版的标配，却不是铣床版的标配。与此类似的Cs轴功能在高端CNC系列产品如18i/31i也属于选配功能，需要额外购买。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种数控机床主轴多点定向方法，利用宏程序的运算功能，在宏程序中完成数据转化，在机床可编程机床控制器窗口功能配合下完成主轴多点定向功能，可用于数控机床多附件头自动换刀和数控机床加工领域。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种数控机床主轴多点定向方法，包括：
在宏变量中输入定向角度的步骤；
在宏程序中将接受定向角度的宏变量进行转化，与主轴自定义零度偏置宏变量相加，形成最终定向偏置，并发出M代码的步骤；
可编程机床控制器接受M代码并激活窗口第二十一功能的激活步骤；
窗口第二十一功能将宏定向角度输入参数的转化值输送到可编程机床控制器数据地址的输送步骤；
可编程机床控制器读入主轴定向偏置值后执行定向指令的执行步骤。
在一个较佳实施例中，所述定向角度输入参数值域为0~360°，定向角度的宏变量在机床复位和断电后不保持原值。
在一个较佳实施例中，所述主轴自定义零度的偏置宏变量在机床复位和断电后保持原值。
在一个较佳实施例中，在宏程序中，将存储定向角度的宏变量转化成脉冲当量，所述脉冲当量的值为0~4095。
在一个较佳实施例中，窗口第二十一功能将最终定向偏置输入主轴停止外部偏置，所述最终定向偏置中包含有定向外部偏置量和主轴自定义零点的外部偏置量。
在一个较佳实施例中，可编程机床控制器数据地址为控制主轴定向开始的接口信号地址，所述接口信号地址通过先断开再接通的方式接收最终定向偏置。
在一个较佳实施例中，在宏程序中，主轴自定义零度位置与X轴或Y轴平行。
在一个较佳实施例中，所述主轴自定义零度偏置量等于脉冲当量减去主轴定向停止位置值。
在一个较佳实施例中，所述主轴放大器采用串行主轴放大器。
本发明的有益效果是：利用宏程序的运算功能，在宏程序中完成数据转化，在机床可编程机床控制器窗口功能配合下完成主轴多点定向功能，可用于数控机床多附件头自动换刀和数控机床加工领域。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
图1是本发明的一种数控机床主轴多点定向方法一较佳实施例的流程图；
图2是本发明的一种数控机床主轴多点定向方法一较佳实施例的硬件原理图；
图3是本发明的一种数控机床主轴多点定向方法一较佳实施例的软件原理图；
图4是本发明的一种数控机床主轴多点定向方法一较佳实施例的可编程机床控制器原理图A；
图5是本发明的一种数控机床主轴多点定向方法一较佳实施例的可编程机床控制器原理图B；
图6是本发明的一种数控机床主轴多点定向方法一较佳实施例的可编程机床控制器原理图C;
图7是本发明的一种数控机床主轴多点定向方法一较佳实施例的梯形图A；
图8是本发明的一种数控机床主轴多点定向方法一较佳实施例的梯形图B；
图9是本发明的一种数控机床主轴多点定向方法一较佳实施例的梯形图C。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9，本发明的具体实施例包括：
一种数控机床主轴多点定向方法，包括：在宏变量中输入定向角度的步骤；
在宏程序中将接受定向角度的宏变量进行转化，与主轴自定义零度偏置宏变量相加，形成最终定向偏置，并发出M代码的步骤；
可编程机床控制器接受M代码并激活窗口第二十一功能的激活步骤；
窗口第二十一功能将宏定向角度输入参数的转化值输送到可编程机床控制器数据地址的输送步骤；
可编程机床控制器读入主轴定向偏置值后执行定向指令的执行步骤。
所述定向角度输入参数值域为0~360°，定向角度的宏变量在机床复位和断电后不保持原值。
所述主轴自定义零度的偏置宏变量在机床复位和断电后保持原值。
在宏程序中，将存储定向角度的宏变量转化成脉冲当量，所述脉冲当量的值为0~4095。
窗口第二十一功能将最终定向偏置输入主轴停止外部偏置，所述最终定向偏置中包含有定向外部偏置量和主轴自定义零点的外部偏置量。
可编程机床控制器数据地址为控制主轴定向开始的接口信号地址，所述接口信号地址通过先断开再接通的方式接收最终定向偏置。
在宏程序中，主轴自定义零度位置可以选择与X轴或Y轴平行。
所述主轴自定义零度偏置量等于脉冲当量减去换刀时主轴定向停止位置值。
所述主轴放大器采用串行主轴放大器，所述宏程序采用B语言。
在另一个具体实施例中，利用FANUC CNC的标配功能“主轴定向外部偏置”，在用户零件加工程序界面向宏变量#100输入用户需要的角度。主轴一转360°产生4096个，脉冲计数0～4095，所述窗口第二十一功能为第21号功能。
 所述宏变量在#100～#149任选一，因该类宏变量机床复位和断电后不能保持原值，故选用。
在宏程序O9009中通过运算，将#100的角度值转化成数据范围在【0～4095】之间的脉冲当量。
宏程序O9009中发出M39指令，调用PMC窗口功能第21号子功能，将#100的转化值输入G79#3～0、G78#8～#0。
接通接口信号地址G70.6，如果G70.6一直处于保持接通状态，必须先断开，然后再接通，这样才能接受G78、G79中新的偏置值。
为了让用户方便地记住主轴零度的位置，通常选择与主轴端面键与X或Y轴平行的方向作为零度，这个偏置值可以存储在#999中，在#500～#999任选一，该类宏变量在机床复位和断电后能保持原值，故选用。
#999＝主轴最终定向位置（诊断参数445号）－主轴定向停止位置偏移（NO.4077）。
在OI系列之后的CNC，主轴最终定向位置可以在相关诊断参445数中看到，主轴定向停止位置偏移数据存储在参数NO.4077，它通常用于不带附件头时的主轴换刀定向。
=××× (×××值域0～360)；
M39 (M代码任意定义，但不要与已定义的M代码相同)。
当#100中输入不同的值时，主轴就定向到不同角度，达到多点定向的目的。理论定向点位置达4096个，定向精度为0.088°，完全满足一般情况的需求。
关于CNC相关参数，在以下部分做进一步限定：
0i-C，18i系列CNC参数设定；
3702#2=1 ：主轴外部定向偏置功能设定生效；
0i-D，31i系列CNC参数设定；
3729#0=1：主轴外部定向偏置功能设定生效。
其中，共同的CNC参数设定为：
4077=***：主轴定向停止位置偏移量，值域【00～4095】，主要用于不带附件头自动换刀时的主轴定向偏置值。
3117#1=1：诊断参数445显示功能生效，以脉冲当量的形式显示，值域【00～4095】。
6079=39：定义M39调用O9009宏程序。
接口信号的进一步限定：
G70.6：主轴定向开始，当G70.6=1（接通），主轴定向开始，在主轴连续两次不同角度定向时，必须G70.6=0（断开），否则主轴不发生第二次定向转动。
F45.7：主轴定向完成。
G78、G79：主轴定向外部偏置量，使用G79#3～0、G78#8～#0（低8位），值域【0～4095】，对应角度【0～360°】。
主轴最终定向位置＝主轴定向偏置数据的值＋G79、G78的值。
主轴最终定向位置可以在相关诊断参数中看到，为二者相加之和，在OI系列之后的CNC，这个诊断参数是445号。
主轴定向偏置数据，在OI系列之后的CNC都存储在参数NO.4077,它通常用于不带附件头时的主轴换刀定向。
相关宏变量的进一步限定：
 #100：定向角度输入值，要求【0～360】，在#100～#149任选一，主要是因为该类宏变量机床复位和断电后不能保持原值，故选用。
#999：主轴自定义零度的偏置，在#500～#999任选一，机床复位和断电后能保持原值，故选用。
#999＝主轴最终定向位置（诊断参数445号）－主轴定向偏置数据（NO.4077）。
关于宏程序O9009，在具体应用中进一步限定为：
IF[[#100LT0]OR[#100GT360]]GOTO510 （输入值0～360°0，若不合理，跳转结束）；
IF[[#100EQ0]AND[#999EQ0]]GOTO500 （输入值#100=0，且#999=0，执行M19）；
#1=#100*4096/360 ；
#2=#1+#999（#999主轴自定义零度的偏置） ；
IF[#2 GT 4095 ]THEN#2=#2-4095 ；
IF[#2 LT0 ]THEN#2=#2+4095；
M05（如果主轴正在旋转，使停转，并使G70.6=0）；
#100=ROUND[#2] ；
M39 (写入#100的值到 G78,G79,and G70.6=1) ；
G04X0.1（防止在执行M39时，下一段#100=0被读入执行，改变#100的原赋值）；
#100=0 ；
GOTO520；
N500M19(G78=0,G79=0,and G70.6=1) ；
#100=0；
G0T0520；
N510#100=0 ；
N515#3000=1(#100 isn't proper  )（输入值错误，发出3001号报警提示）
N520M99。
其中，所述PMC窗口功能是一条功能指令，可以据此对CNC的数据进行读写。
将指定的宏参数（CNC数据的一种）读入到设定的PMC数据地址，它属于低速响应的指令，因此窗口指令的ACT=1 必须一致保持到传送结束信号（W1）变为1（互锁）。
可以读取的宏变量有#100～#149，#500～#599，以及#1000以上的系统变量，它们以浮点数的形式被读入。
#1～#33的局部变量不可以被读取。
输入数据构成：
首地址【+0，1】 功能代码号=21；
【2，3】  结束代码，不需设定；
【4，5】  不需设定；
【6，7】  数据数，N=宏变量号；
【8，9】  数据属性，M=小数位，M=0，不指定小数点后的数据位数，
M=【1，7】，小数位在1～7位；
【10，13】 宏变量数据的尾数；
【14，15】 宏变量数据的指数。
具体定向的位置可以通过梯形图A、梯形图B或梯形图C中传入G78、G79的数值根据具体的需要来确定，并利用对应的M代码来调用定位命令，即可实现。
同时，在具体实施例中，与PMC窗口功能相关D参数进一步限定为：
为了正确设定D参数，需要增加可编程机床控制器原理图A中的D800一组开始数据，这组数据是10进制的有符号数，1个字长，5个。
为了正常显示被读入的宏变量的转化值，需要设D810开始的一种数据，这组数据也是是10进制的有符号数，2个字长，10个，最少需要3个。
执行M39指令后，D800的一组数据，即可编程机床控制器原理图B中所示数据，则说明设定和读入宏变量#100成功。
D800=21：第21号子功能；     
D802=0：读入成功；
D804=6：宏变量占用6个字节，其中尾数4字节，指数2字节；
D806=100：被读入的宏变量是#100；
D808=0：浮点数的小数位数不指定，默认是3位。
当#100的转化值被读入后，因为默认保留三位小数，所以，当输入值是整数时，后面会增加3个0。所以，在PLC程序中要把D810的值除以1000，存入D830，如图可编程机床控制器原理图C。
在光伏电站建设的具体实施中中，增加本发明提到的数控机床主轴多点定向方法，具有以下优点：利用宏程序的运算功能，在宏程序中完成数据转化，在机床可编程机床控制器窗口功能配合下完成主轴多点定向功能，可用于数控机床多附件头自动换刀和数控机床加工领域；
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种数控机床主轴多点定向方法，其特征在于，包括：
在宏变量中输入定向角度的步骤；
在宏程序中将接受定向角度的宏变量进行转化，与主轴自定义零度偏置宏变量相加，形成最终定向偏置，并发出M代码的步骤；
可编程机床控制器接受M代码并激活窗口第二十一功能的激活步骤；
窗口第二十一功能将宏定向角度输入参数的转化值输送到可编程机床控制器数据地址的输送步骤；
可编程机床控制器读入主轴定向偏置值后执行定向指令的执行步骤。
2.根据权利要求1所述数控机床主轴多点定向方法，其特征在于，所述定向角度输入参数值域为0~360°，定向角度的宏变量在机床复位和断电后不保持原值。
3.根据权利要求1所述数控机床主轴多点定向方法，其特征在于，所述主轴自定义零度的偏置宏变量在机床复位和断电后保持原值。
4.根据权利要求2所述数控机床主轴多点定向方法，其特征在于，在宏程序中，将存储定向角度的宏变量转化成脉冲当量，所述脉冲当量的值为0~4095。
5.根据权利要求1所述数控机床主轴多点定向方法，其特征在于，窗口第二十一功能将最终定向偏置输入主轴停止外部偏置，所述最终定向偏置中包含有定向外部偏置量和主轴自定义零点的外部偏置量。
6.根据权利要求5所述数控机床主轴多点定向方法，其特征在于，可编程机床控制器数据地址为控制主轴定向开始的接口信号地址，所述接口信号地址通过先断开再接通的方式接收最终定向偏置。
7.根据权利要求1所述数控机床主轴多点定向方法，其特征在于，在宏程序中，主轴自定义零度位置与X轴或Y轴平行。
8.根据权利要求7所述数控机床主轴多点定向方法，其特征在于，所述主轴自定义零度偏置量等于脉冲当量减去主轴定向停止位置值。
9.根据权利要求1所述数控机床主轴多点定向方法，其特征在于，所述主轴放大器采用串行主轴放大器。
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