CN106597990B - 数控机床换刀点快速定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数控机床换刀点快速定位方法，其包括：确定所述数控机床的安全换刀线；以及将需要更换所述数控机床的刀具时，将刀具定位到所述安全换刀线上。本发明的方法具有多个优点，例如本发明的方法在保证了换刀安全的同时，有效节约了换刀所需消耗的时间，从而能够提高加工效率。此外，可以通过本发明的方法定义安全换刀位置，无需设置工件尺寸、刀具长度等信息，操作过程直观、简便。编写数控程序时只需调用特定宏程序，就可以实现安全换刀位置的定位，无需手工计算换刀点位置坐标，且可以任意指定刀具移动的方向，适应不同的加工工况。

Description

数控机床换刀点快速定位方法

技术领域

本发明总体涉及机床领域，具体涉及数控机床换刀点快速定位方法。

背景技术

在数控机床，例如数控车床的加工过程中，通常需要执行换刀的动作。而机床刀架上安装的刀具在X轴和Z轴方向的长度不尽相同，为避免发生干涉，在编写加工程序时，一般将换刀点定在离开工件较远的位置。这样操作虽保证了安全，但每次换刀都要移动较远的距离，影响整体加工效率。

发明内容

为了克服现有技术中的上述问题，提高加工效率，本发明公开了一种数控机床换刀点快速定位方法。

本发明的数控机床换刀点快速定位方法包括如下步骤：确定所述数控机床的安全换刀线；以及将需要更换所述数控机床的刀具时，将刀具定位到所述安全换刀线上。

其中确定所述安全换刀线包括：确定所述数控机床X轴方向的安全换刀位置；确定所述数控机床X轴方向的刀具限制位置；确定所述数控机床Z轴方向的安全换刀位置；以及确定所述数控机床Z轴方向的刀具限制位置；其中，所述X轴方向的安全换刀位置在Z轴方向上的延伸直线、所述X轴方向的刀具限制位置在Z轴方向上的延伸直线、所述Z轴方向的安全换刀位置在X轴方向上的延伸直线和Z轴方向的刀具限制位置在X轴方向上的延伸直线相互交叉形成一个矩形，该矩形在X轴方向的安全换刀位置在Z轴方向上的延伸直线上所在的边构成X轴方向的安全换刀线，在Z轴方向的安全换刀位置在X轴方向上的延伸直线上所在的边构成Z轴方向的安全换刀线。

其中确定数控机床X轴方向的安全换刀位置包括：将所述数控机床的刀架上的刀具换为X轴方向最长的刀具；移动所述刀具到所述安全换刀位置；将所述安全换刀位置的X轴坐标记录到所述数控机床的数控系统中。

其中确定数控机床X轴方向的刀具限制位置包括：移动所述刀具到X轴方向的刀具限制位置，然后再将该刀具限制位置的X轴坐标记录在所述数控机床的数控系统中。

其中确定数控机床Z轴方向的安全换刀位置包括：将所述数控机床的刀架上的刀具换为Z轴方向最长的刀具；移动所述刀具到所述安全换刀位置；将所述安全换刀位置的Z轴坐标记录到所述数控机床的数控系统中。

其中确定数控机床Z轴方向的刀具限制位置包括：移动所述刀具到Z轴方向的刀具限制位置，然后再将该刀具限制位置的Z轴坐标记录在所述数控机床的数控系统中。

其中在加工过程中需要换刀时，快速将刀具定位到X轴方向的安全换刀线或Z轴方向的安全换刀线上。

通过使用本发明的方法，本发明的有益效果是：由于刀架的换刀位置在接近工件的一个安全位置，在换刀时无需将刀架移动到较远的距离，在保证了换刀安全的同时，有效节约了换刀所需消耗的时间，从而能够提高加工效率。此外，可以通过本发明的方法定义安全换刀位置，无需设置工件尺寸、刀具长度等信息，操作过程直观、简便。编写数控程序时只需调用特定宏程序，就可以实现安全换刀位置的定位，无需手工计算换刀点位置坐标，且可以任意指定刀具移动的方向，适应不同的加工工况。

附图说明

下面结合附图和示例性实施例对本发明作进一步说明。

图1为本发明的换刀点快速定位方法的示例性流程示意图。

图2为本发明的确定安全换刀线的方法的一种示例性流程示意图。

图3为本发明的确定X轴方向安全换刀位置的示例性示意图。

图4为本发明的确定X轴方向刀具限制位置的示例性示意图。

图5为本发明的确定Z轴方向安全换刀位置的示例性示意图。

图6为本发明的确定Z轴方向刀具限制位置的示例性示意图。

图7为显示了本发明的X轴方向和Z轴方向的安全换刀线及X轴方向和Z轴方向刀具限制位置线的示例性示意图。

图8为刀具快速定位至换刀线的示例性示意图。

具体实施方式

下面结合附图具体描述本发明的具体实施方式。在下文所描述的本发明的具体实施方式中，为了能更好地理解本发明而描述了一些很具体的技术特征，但是，很显然的是，对于本领域的技术人员来说，并不是所有的这些技术特征都是实现本发明的必要技术特征。下文所描述的本发明的一些具体实施方式只是本发明的一些示例性的具体实施方式，其不应被视为对本发明的限制。

本发明的机床换刀点快速定位方法的具体步骤如下：首先，如图1所示，在步骤110，确定所述数控机床的安全换刀线，然后，在步骤120，当需要更换所述数控机床的刀具时，使刀具定位到所述安全换刀线上。

在一种示例性实施方式中，可以以下述方法确定数控机床的安全换刀线，如图2所示，首先，在步骤210，确定数控机床X轴方向的安全换刀位置。在该位置，能够安全地进行刀具的更换。在一种示例性的实施方式中，可以按照如下方法来确定X轴方向的安全换刀位置，如图3所示，首先将刀架上的刀具换为X轴方向最长的刀具，然后手动移动刀具到如图3所示的安全换刀位置P1，即在该安全换刀位置P1，能够确保该X轴方向最长的刀具安全地进行换刀；然后再将该安全换刀位置P1的X轴坐标记录在数控机床的数控系统中。由图3可见，该安全换刀位置并不是仅仅只有一个位置点，而是由多个X轴坐标相同的点所构成的一段直线，由于X轴坐标是不变的，因此，该直线是在Z轴所在的方向上延伸的一段直线。在上述步骤中，使用X轴方向最长的刀具来确定X轴方向的安全换刀位置的好处是能够确保使用其它更短的刀具在该位置也能够安全地进行换刀。

其次，鉴于数控机床具有一定大小的结构，并且除了刀架和刀具之外，机床还包括许多其他的部件，因此，刀具在数控机床的X轴所在的方向上是不可能无限制的移动的。因此，在步骤220，需要确定数控机床X轴方向的刀具限制位置。该X轴方向刀具限制位置是指，刀具在数控机床的X轴所在的方向上最远能够被移动至该限制位置，超过该限制位置，刀具在X轴方向上在数控机床上的移动就会受到限制，例如由于数控机床的结构设计的影响而受到限制。在一种示例性的实施方式中，可以按照如下步骤来确定X轴方向的刀具限制位置，如图4所示，可以手动移动刀具到如图4所示的X轴方向的刀具限制位置P2，其位于X轴方向的反方向的某一位置，然后再将该刀具限制位置P2的X轴坐标记录在数控机床的数控系统中。如上所述，该X轴方向的刀具限制位置也不是仅仅只有一个位置点，而是由多个X轴坐标相同的点所构成的一段直线，该段直线是沿Z轴所在的方向上延伸的。

然后，在步骤230，可确定数控机床Z方向的安全换刀位置。在一种示例性的实施方式中，可以按照如下步骤来确定Z轴方向的安全换刀位置，如图3所示，首先将刀架上的刀具换为Z方向最长的刀具，然后手动移动刀具到如图5所示的安全换刀位置P3，即在该安全换刀位置P3，能够确保该Z方向最长的刀具安全地进行换刀；然后再将该安全换刀位置P3的Z轴坐标记录在数控机床的数控系统中。与上述X轴方向一样，由图5可见，该安全换刀位置并不是仅仅只有一个位置点，而是由多个Z轴坐标相同的点所构成的一段直线，由于Z轴坐标是不变的，因此，该直线是在X轴所在的方向上延伸的一段直线。使用Z方向最长的刀具来确定Z方向的安全换刀位置的好处是能够确保使用其它更短的刀具在该位置也能够安全地进行换刀。

然后，在步骤240，确定数控机床Z轴方向的刀具限制位置。该Z方向刀具限制位置是指，刀具在数控机床上最远能够被移动至该限制位置，超过该限制位置，刀具在Z方向上在数控机床上的移动就会受到限制，例如由于数控机床的结构设计的影响而受到限制。在一种示例性的实施方式中，可以按照如下方法来确定Z方向的刀具限制位置，如图6所示，手动移动刀具到如图6所示的Z方向的刀具限制位置P4，然后再将该刀具限制位置P4的Z轴坐标记录在数控机床的数控系统中。

应注意的是，上述步骤210、220、230和240之间的顺序只是一种示例性说明，这些步骤之间的顺序是可以调整的，并没有严格的顺序要求。

在确定了上述的X轴和Z轴方向安全换刀位置以及X轴和Z轴刀具限制位置以后，这四个位置在其相应的X轴和Z轴方向上的延伸直线通过相互交叉而形成了如图7所示的矩形R。如图7所示，这个矩形R的边S1构成了X轴方向的安全换刀线，边S2构成了Z轴方向的安全换刀线，边S3构成了X轴方向的刀具限制位置线，边S4构成了Z轴方向的刀具限制位置线。由此，X轴方向和Z轴方向的安全换刀线得以确定。

然后，在加工过程中需要换刀时，则可以快速将刀具定位到如图5所示的X轴方向的安全换刀线S1或Z轴方向的安全换刀线S2上。

例如，在数控加工时，若在一个工步执行完成以后需要退出刀具并执行换刀，则可以调用换刀位置定位宏程序，来使刀具快速定位到如图7所示的X轴向或Z轴向安全换刀线上。

在一种示例性实施方式中，当通过调用该宏程序快速移动刀具时，则执行快速移动刀具动作。另外，从当前位置移动到由X轴方向或Z轴方向安全换刀线S1和S2上的某个位置时，移动路径的角度可以由用户编程决定，例如，如图8所示，可以由矩形范围内的A点移动到S1上的B点，或者移动到S1和S2上的其它位置点。此外，如图8所示，由于用户编程所确定的移动路径的角度不同，从而刀具的移动路径的角度会在AD线沿逆时针到AC线的范围内变化，若移动路径的角度超出了这个范围，则程序报错，其中D点为Z轴方向的安全换刀位置线S2与X轴方向的刀具限制位置线S3的交叉点，C点为X轴方向的安全换刀位置线S1与Z轴方向的刀具限制位置线S4的交叉点。

在上述各图中注明的安全换刀位置和限制位置都是相对于最大刀长刀具的位置，实际上这四个位置在安全换刀位置和限制位置确定完成以后都是数控机床坐标系的坐标值，与当前所使用刀具长度的设置是无关的。

本发明的数控机床特指采用后置刀架结构的数控车床。

本发明的方法能够产生多个有益的技术效果，由于刀架的换刀位置在接近工件的一个安全位置，在换刀时无需将刀架移动到较远的距离，在保证了换刀安全的同时，有效节约了换刀所需消耗的时间，从而能够提高加工效率。此外，可以通过本发明的方法定义安全换刀位置，无需设置工件尺寸、刀具长度等信息，操作过程直观、简便。编写数控程序时只需调用特定宏程序，就可以实现安全换刀位置的定位，无需手工计算换刀点位置坐标，且可以任意指定刀具移动的方向，适应不同的加工工况。

在本发明的上述实施方案中，来自任何实施方案的一个或多个特征可与任何其它实施方案的一个或多个特征进行组合，而不偏离在本公开中描述的各个实施方案中所说明的范围。

尽管上述具体实施方式中呈现了至少一个示例性实施方式，应该意识到，存在许多变形。还应当意识到，该一个或更多个示例性实施方式仅仅是示例，不用于以任何方式限制本发明的范围、适用性或配置。同时，尽管为了清楚理解的目的而在一些细节上说明了前面的实施方案，显然，可以在所附的权利要求的范围内实施一些变化和改进。因此，本发明的实施方案应被视为示例性的而非限制性的，并且实施方案不限于本文给出的细节，而是可以在随附的权利要求的范围和等同范围内进行改进。

Claims (6)

1.一种数控机床换刀点快速定位方法，其特征在于：

确定所述数控机床的安全换刀线；以及

将需要更换所述数控机床的刀具时，将刀具定位到所述安全换刀线上；

其中确定所述安全换刀线包括：

确定所述数控机床X轴方向的安全换刀位置；

确定所述数控机床X轴方向的刀具限制位置；

确定所述数控机床Z轴方向的安全换刀位置；以及

确定所述数控机床Z轴方向的刀具限制位置；

其中，所述X轴方向的安全换刀位置在Z轴方向上的延伸直线、所述X轴方向的刀具限制位置在Z轴方向上的延伸直线、所述Z轴方向的安全换刀位置在X轴方向上的延伸直线和Z轴方向的刀具限制位置在X轴方向上的延伸直线相互交叉形成一个矩形，该矩形在X轴方向的安全换刀位置在Z轴方向上的延伸直线上所在的边构成X轴方向的安全换刀线，在Z轴方向的安全换刀位置在X轴方向上的延伸直线上所在的边构成Z轴方向的安全换刀线。

2.根据权利要求1所述的方法，其中确定数控机床X轴方向的安全换刀位置包括：

将所述数控机床的刀架上的刀具换为X轴方向最长的刀具；

移动所述刀具到所述安全换刀位置；

将所述安全换刀位置的X轴坐标记录到所述数控机床的数控系统中。

3.根据权利要求2所述的方法，其中确定数控机床X轴方向的刀具限制位置包括：

移动所述刀具到X轴方向的刀具限制位置，然后再将该刀具限制位置的X轴坐标记录在所述数控机床的数控系统中。

4.根据权利要求1所述的方法，其中确定数控机床Z轴方向的安全换刀位置包括：

将所述数控机床的刀架上的刀具换为Z轴方向最长的刀具；

移动所述刀具到所述安全换刀位置；

将所述安全换刀位置的Z轴坐标记录到所述数控机床的数控系统中。

5.根据权利要求3所述的方法，其中确定数控机床Z轴方向的刀具限制位置包括：

移动所述刀具到Z轴方向的刀具限制位置，然后再将该刀具限制位置的Z轴坐标记录在所述数控机床的数控系统中。

6.根据权利要求1所述的方法，其中在加工过程中需要换刀时，快速将刀具定位到所述X轴方向的安全换刀线或所述Z轴方向的安全换刀线上。