CN107272591A - 一种数控机床的自动换刀方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种数控机床的自动换刀方法，数控机床包括放置于刀库中的刀具、用于提取该刀具的机械手及用于固定该刀具的主轴嗦嘴，自动换刀方法包括以下步骤：（1）数控机床的数控系统读取加工文件，并初始化当前刀盘刀具号；（2）数控系统执行加工文件，并根据加工文件生成换刀指令；（3）数控系统根据的换刀指令换刀；（4）数控系统根据刀具切削刃的机床坐标及实际回转半径生成对刀指令；（5）数控系统根据对刀指令进行对刀；（6）数控系统更新的当前刀盘刀具号，并返回步骤(2)。本发明对于所使用的刀具进行自动替换，对刀精确，提高了加工效率。
Description
技术领域
本发明涉及数控机床技术领域，具体涉及一种数控机床的自动换刀方法。
背景技术
制造业是国民经济的基础产业，制造业的水平的高低是衡量一个国家工业发达程度的重要标志，数控机床水平的高低，关系着国家制造业水平的高低。
数控机床是一种装有程序控制系统的自动化机床，能够根据已编好的程序，使机床动作并加工零件。在现有技术中，由于加工的材料不同或者是加工的图形不同，经常需要进行换刀的动作，使用不同的刀具来完成加工。目前圆盘刀库换刀过程中，刀盘转动，刀盘号不能及时有效更新，导致换刀出错，影响加工效率。手动修改刀盘号或者手动转动刀盘，浪费时间，而且不适用于加工过程中的自动换刀，显然不是一种简捷有效的方式。
与此同时，现在的数控机床的X、Y、Z运动精度非常精准，虽然有了高精度机床，但加工精度不一定高，这是因为刀具方面的误差会导致精度下降，如：刀具直径误差、刀具夹头误差、人为装夹刀具误差、主轴本身偏心误差等。要想保证加工精度，必须消除以上这些误差，为了使加工更加精确，在编程时需要将这些误差参数输入到控制系统进行误差补偿，而这些误差参数是通过对刀仪对刀获得的，数控加工领域对于对刀仪的需求量非常大，每年几百亿元，使得加工制造成本高，价格非常昂贵，而且在对刀过程中刀尖与对刀仪表面为线接触，为了保证测量精度，对刀仪的表面必须保证绝对水平或垂直，这就增加了对刀仪的安装难度，所以现有的感知部位为圆柱形的对刀仪的精度也不高。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的问题，提供一种数控机床的自动换刀方法。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现：
一种数控机床的自动换刀方法，所述数控机床包括放置于刀库中的刀具、用于提取该刀具的机械手及用于固定该刀具的主轴嗦嘴，所述自动换刀方法包括以下步骤：
（1）所述数控机床的数控系统读取加工文件，并初始化当前刀盘刀具号；
（2）所述数控系统执行加工文件，并根据加工文件生成换刀指令；
（3）所述数控系统根据所述换刀指令换刀，具体为：
a.所述数控系统根据当前刀盘号与当前刀盘刀具号比较，确定刀盘转动方向和步数；
b.所述数控系统根据所述刀盘转动方向和步数控制刀盘转动；
c.所述数控系统进行卸刀；
d.所述机械手朝向该主轴嗦嘴运动，调节该主轴嗦嘴至保护高度，进行换刀动作；
（4）所述数控系统根据刀具切削刃的机床坐标及实际回转半径生成对刀指令；
（5）所述数控系统根据对刀指令进行对刀，对刀测量头的感知部位为球形触头，具体为：
a.所述数控机床的加工主轴上的刀具按数控机床的加工主轴的Z方向最高精度进给，刀具相对数控机床按数控机床的X、Y方向最高精度进给，将主轴上的刀具刀尖切削刃与球形触头最高点碰撞接触，当获得两次以上相同的刀尖切削刃Z坐标的数值时，根据此时记录的加工主轴沿Z轴移动的距离、步骤A所述对刀测量头的球形触头中心在数控机床上的Z坐标和已知的加工主轴在数控机床上的Z坐标，将步骤A所述球形触头中心在数控机床上的Z坐标值和已知的加工主轴在数控机床上的Z坐标值相减，得到球形触头中心与加工主轴的相对高度，再将该相对高度减去加工主轴沿Z轴移动的距离即可得到实际加工过程中刀具的刀尖切削刃相对于加工主轴的高度，计算出刀尖切削刃在数控机床上的Z坐标；
b.将刀具相对数控机床沿数控机床的X或Y方向移动，再沿数控机床的加工主轴的Z方向移动至与步骤A所述球形触头中心的Z坐标对应的位置，旋转刀具并将刀具相对数控机床按数控机床的X或Y方向最高精度进给，将主轴上的刀具刀尖切削刃与球形触头最高点碰撞接触，当获得两次以上相同的加工主轴中心线在数控机床上的X或Y坐标时，根据此时记录的加工主轴中心线在数控机床上的X或Y坐标和步骤A所述球形触头中心在数控机床上的X或Y坐标，将加工主轴中心线在数控机床上的X或Y坐标值和步骤A所述球形触头中心在数控机床上的X或Y坐标值相减，再考虑球形触头的半径，计算出刀尖切削刃的实际回转半径；
c.数控机床系统根据步骤a获得的刀尖切削刃在数控机床上的Z坐标和步骤D获得的刀尖切削刃的实际回转半径，对数控机床系统里的刀具参数进行修正，确定该刀具实际加工的参数；
（6）所述数控系统更新当前刀盘刀具号，并返回步骤(2)。
进一步地，所述数控系统根据加工文件生成换刀指令，具体为：所述数控系统根据加工文件生成包括刀盘刀具号的换刀指令。
进一步地，所述数控系统确定所述刀盘转动方向和步数，具体为：所述数控系统中的可编程逻辑控制器检测并确定所述刀盘转动方向和步数。
进一步地，所述换刀动作的步骤包括：所述主轴嗦嘴将机械手上的刀具吸入其内；及该机械手复位。
进一步地，所述步骤（5）中的步骤a还包括，先将刀具按数控机床的加工主轴不同精度的Z方向进给，刀具相对数控机床按数控机床的X、Y方向不同精度进给，进给精度逐渐缩小至最高精度。
进一步地，所述步骤（5）中的步骤b还包括，先将刀具相对数控机床按数控机床的X或Y方向不同精度进给，进给精度逐渐缩小至最高精度。
进一步地，所述保护高度为主轴嗦嘴运动至吸取刀具且与机械手未接触时的高度。
进一步地，所述数控机床在该主轴嗦嘴轴向的测量误差为0.001毫米。
本发明与现有技术相比，具有如下的有益效果：
本发明在主轴嗦嘴取刀过程中，控制主轴嗦嘴运动至保护高度，起到保护主轴嗦嘴和保持主轴的精度的功能；对刀时，刀尖切削刃与对刀测量头的球形触头是点接触，和传统的感知部位为圆柱形的对刀仪相比，不仅降低了制造成本和对刀仪的安装要求，还提高了测量精度；本发明在数控系统读取加工文件并初始化当前刀盘刀具号后；开始执行加工文件，在加工过程中根据加工文件生成换刀指令；数控系统根据所述换刀指令换刀；并更新当前刀盘刀具号，而后继续加工。从而实现了一种通过实时更新记录当前刀具号，对于所使用的刀具的自动替换，以此能够在数控机床的加工过程中可以免去手动换刀的时间，提高加工效率，减低操作错误的可能性，且本发明实现方式简便，实现成本低廉，应用范围也较为广泛。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
一种数控机床的自动换刀方法，所述数控机床包括放置于刀库中的刀具、用于提取该刀具的机械手及用于固定该刀具的主轴嗦嘴，所述自动换刀方法包括以下步骤：
（1）所述数控机床的数控系统读取加工文件，并初始化当前刀盘刀具号；
（2）所述数控系统执行加工文件，并根据加工文件生成换刀指令；
（3）所述数控系统根据所述换刀指令换刀，具体为：
a.所述数控系统根据当前刀盘号与当前刀盘刀具号比较，确定刀盘转动方向和步数；
b.所述数控系统根据所述刀盘转动方向和步数控制刀盘转动；
c.所述数控系统进行卸刀；
d.所述机械手朝向该主轴嗦嘴运动，调节该主轴嗦嘴至保护高度，进行换刀动作；
（4）所述数控系统根据刀具切削刃的机床坐标及实际回转半径生成对刀指令；
（5）所述数控系统根据对刀指令进行对刀，对刀测量头的感知部位为球形触头，具体为：
a.所述数控机床的加工主轴上的刀具按数控机床的加工主轴的Z方向最高精度进给，刀具相对数控机床按数控机床的X、Y方向最高精度进给，将主轴上的刀具刀尖切削刃与球形触头最高点碰撞接触，当获得两次以上相同的刀尖切削刃Z坐标的数值时，根据此时记录的加工主轴沿Z轴移动的距离、步骤A所述对刀测量头的球形触头中心在数控机床上的Z坐标和已知的加工主轴在数控机床上的Z坐标，将步骤A所述球形触头中心在数控机床上的Z坐标值和已知的加工主轴在数控机床上的Z坐标值相减，得到球形触头中心与加工主轴的相对高度，再将该相对高度减去加工主轴沿Z轴移动的距离即可得到实际加工过程中刀具的刀尖切削刃相对于加工主轴的高度，计算出刀尖切削刃在数控机床上的Z坐标；
b.将刀具相对数控机床沿数控机床的X或Y方向移动，再沿数控机床的加工主轴的Z方向移动至与步骤A所述球形触头中心的Z坐标对应的位置，旋转刀具并将刀具相对数控机床按数控机床的X或Y方向最高精度进给，将主轴上的刀具刀尖切削刃与球形触头最高点碰撞接触，当获得两次以上相同的加工主轴中心线在数控机床上的X或Y坐标时，根据此时记录的加工主轴中心线在数控机床上的X或Y坐标和步骤A所述球形触头中心在数控机床上的X或Y坐标，将加工主轴中心线在数控机床上的X或Y坐标值和步骤A所述球形触头中心在数控机床上的X或Y坐标值相减，再考虑球形触头的半径，计算出刀尖切削刃的实际回转半径；
c.数控机床系统根据步骤a获得的刀尖切削刃在数控机床上的Z坐标和步骤D获得的刀尖切削刃的实际回转半径，对数控机床系统里的刀具参数进行修正，确定该刀具实际加工的参数；
（6）所述数控系统更新当前刀盘刀具号，并返回步骤(2)。
所述数控系统根据加工文件生成换刀指令，具体为：所述数控系统根据加工文件生成包括刀盘刀具号的换刀指令。
所述数控系统确定所述刀盘转动方向和步数，具体为：所述数控系统中的可编程逻辑控制器检测并确定所述刀盘转动方向和步数。
所述换刀动作的步骤包括：所述主轴嗦嘴将机械手上的刀具吸入其内；及该机械手复位。
所述步骤（5）中的步骤a还包括，先将刀具按数控机床的加工主轴不同精度的Z方向进给，刀具相对数控机床按数控机床的X、Y方向不同精度进给，进给精度逐渐缩小至最高精度。
所述步骤（5）中的步骤b还包括，先将刀具相对数控机床按数控机床的X或Y方向不同精度进给，进给精度逐渐缩小至最高精度。
所述保护高度为主轴嗦嘴运动至吸取刀具且与机械手未接触时的高度。
所述数控机床在该主轴嗦嘴轴向的测量误差为0.001毫米。
本发明在主轴嗦嘴取刀过程中，控制主轴嗦嘴运动至保护高度，起到保护主轴嗦嘴和保持主轴的精度的功能；对刀时，刀尖切削刃与对刀测量头的球形触头是点接触，和传统的感知部位为圆柱形的对刀仪相比，不仅降低了制造成本和对刀仪的安装要求，还提高了测量精度； 本发明在数控系统读取加工文件并初始化当前刀盘刀具号后；开始执行加工文件，在加工过程中根据加工文件生成换刀指令；数控系统根据所述换刀指令换刀；并更新当前刀盘刀具号，而后继续加工。从而实现了一种通过实时更新记录当前刀具号，对于所使用的刀具的自动替换，以此能够在数控机床的加工过程中可以免去手动换刀的时间，提高加工效率，减低操作错误的可能性，且本发明实现方式简便，实现成本低廉，应用范围也较为广泛。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种数控机床的自动换刀方法，所述数控机床包括放置于刀库中的刀具、用于提取该刀具的机械手及用于固定该刀具的主轴嗦嘴，其特征在于，所述自动换刀方法包括以下步骤：
（1）所述数控机床的数控系统读取加工文件，并初始化当前刀盘刀具号；
（2）所述数控系统执行加工文件，并根据加工文件生成换刀指令；
（3）所述数控系统根据所述换刀指令换刀，具体为：
a.所述数控系统根据当前刀盘号与当前刀盘刀具号比较，确定刀盘转动方向和步数；
b.所述数控系统根据所述刀盘转动方向和步数控制刀盘转动；
c.所述数控系统进行卸刀；
d.所述机械手朝向该主轴嗦嘴运动，调节该主轴嗦嘴至保护高度，进行换刀动作；
（4）所述数控系统根据刀具切削刃的机床坐标及实际回转半径生成对刀指令；
（5）所述数控系统根据对刀指令进行对刀，对刀测量头的感知部位为球形触头，具体为：
a.所述数控机床的加工主轴上的刀具按数控机床的加工主轴的Z方向最高精度进给，刀具相对数控机床按数控机床的X、Y方向最高精度进给，将主轴上的刀具刀尖切削刃与球形触头最高点碰撞接触，当获得两次以上相同的刀尖切削刃Z坐标的数值时，根据此时记录的加工主轴沿Z轴移动的距离、步骤A所述对刀测量头的球形触头中心在数控机床上的Z坐标和已知的加工主轴在数控机床上的Z坐标，将步骤A所述球形触头中心在数控机床上的Z坐标值和已知的加工主轴在数控机床上的Z坐标值相减，得到球形触头中心与加工主轴的相对高度，再将该相对高度减去加工主轴沿Z轴移动的距离即可得到实际加工过程中刀具的刀尖切削刃相对于加工主轴的高度，计算出刀尖切削刃在数控机床上的Z坐标；
b.将刀具相对数控机床沿数控机床的X或Y方向移动，再沿数控机床的加工主轴的Z方向移动至与步骤A所述球形触头中心的Z坐标对应的位置，旋转刀具并将刀具相对数控机床按数控机床的X或Y方向最高精度进给，将主轴上的刀具刀尖切削刃与球形触头最高点碰撞接触，当获得两次以上相同的加工主轴中心线在数控机床上的X或Y坐标时，根据此时记录的加工主轴中心线在数控机床上的X或Y坐标和步骤A所述球形触头中心在数控机床上的X或Y坐标，将加工主轴中心线在数控机床上的X或Y坐标值和步骤A所述球形触头中心在数控机床上的X或Y坐标值相减，再考虑球形触头的半径，计算出刀尖切削刃的实际回转半径；
c.数控机床系统根据步骤a获得的刀尖切削刃在数控机床上的Z坐标和步骤D获得的刀尖切削刃的实际回转半径，对数控机床系统里的刀具参数进行修正，确定该刀具实际加工的参数；
（6）所述数控系统更新当前刀盘刀具号，并返回步骤(2)。
2.根据权利要求1所述一种数控机床的自动换刀方法，其特征在于，所述数控系统根据加工文件生成换刀指令，具体为：所述数控系统根据加工文件生成包括刀盘刀具号的换刀指令。
3.根据权利要求1所述一种数控机床的自动换刀方法，其特征在于，所述数控系统确定所述刀盘转动方向和步数，具体为：所述数控系统中的可编程逻辑控制器检测并确定所述刀盘转动方向和步数。
4.根据权利要求1所述一种数控机床的自动换刀方法，其特征在于，所述换刀动作的步骤包括：所述主轴嗦嘴将机械手上的刀具吸入其内；及该机械手复位。
5.根据权利要求1所述一种数控机床的自动换刀方法，其特征在于，所述步骤（5）中的步骤a还包括，先将刀具按数控机床的加工主轴不同精度的Z方向进给，刀具相对数控机床按数控机床的X、Y方向不同精度进给，进给精度逐渐缩小至最高精度。
6.根据权利要求1所述一种数控机床的自动换刀方法，其特征在于，所述步骤（5）中的步骤b还包括，先将刀具相对数控机床按数控机床的X或Y方向不同精度进给，进给精度逐渐缩小至最高精度。
7.根据权利要求1所述一种数控机床的自动换刀方法，其特征在于，所述保护高度为主轴嗦嘴运动至吸取刀具且与机械手未接触时的高度。
8.根据权利要求1所述一种数控机床的自动换刀方法，其特征在于，所述数控机床在该主轴嗦嘴轴向的测量误差为0.001毫米。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20171020 |