CN107708922A - 一种自动换刀方法及数控机床 - Google Patents

一种自动换刀方法及数控机床 Download PDF

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Abstract

一种自动换刀方法，包括以下步骤：数控机床接收换刀指令并且根据指令确定对应的目标刀具；目标刀具被标记为第一标识和第二标识，其中第一标识用于指示目标刀具的直径尺寸大于预设直径尺寸，第二标识用于指示目标刀具的重量大于预设重量；在刀具标记为第一标识的情况下，目标刀具被放回不可用刀位之间的空刀位，在刀具标记为第二标识的情况下，目标刀具的换刀速度低于预设换刀速度。这种方法能够解除对刀具直径尺寸以及重量的限制。还涉及一种实现这种换刀方法的数控机床。

Description

一种自动换刀方法及数控机床 技术领域
本发明涉及数控机床技术领域，尤其涉及一种自动换刀方法及数控机床。
背景技术
数控机床，是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，用代码化的数字表示，通过信息载体输入数控装置。经运算处理由数控装置发出各种控制信号，控制机床的动作，按图纸要求的形状和尺寸，自动地将零件加工出来。
一般地，数控机床为了能在工件一次装夹中完成多道加工工序，缩短辅助时间，减少多次安装工件所引起的误差，通常都会配备相应的自动换刀系统，自动换刀系统由刀库和自动换刀装置组成。带刀库和自动换刀装置的数控机床，刀库可以存放数量很多的刀具，自动换刀装置换刀时间短，刀具重复定位精度高，可进行复杂零件的多工步加工，从而提高数控机床的适应性和加工效率。
现有的刀库通常为盘式刀库和链式刀库，刀库上的刀位依次环形排列。由于刀库上相邻刀位间的间隙尺寸限制，为了避免相邻刀位上的刀具发生干涉，通常会对存放在刀库内的刀具的直径尺寸做出一定的限制。同样地，摆臂若要在相同换刀速度下正常更换刀具，刀具的重量就不能超过摆臂的额定承载要求，那么摆臂对抓取的刀具的重量也将做出一定的限制。
上述针对刀具的直径尺寸以及重量的限制，制约着自动换刀系统的使用。也就是说，现有的自动换刀系统只能使用规定直径尺寸以及重量范围内的刀具，那么对于一些特殊工件需要用到超过规定直径尺寸以及重量范围的刀具时，则将无法使用该自动换刀系统。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种自动换刀方法及数控机床，通过合理的规划布局，使得自动换刀系统能够解除对刀具的直径尺寸以及重量的限制。
本发明的技术方案如下：
一种自动换刀方法，包括：
数控机床接收换刀指令；
所述数控机床根据所述换刀指令确定对应的目标刀具；
若所述目标刀具被标记为第一标识，且当所述目标刀具使用完成时，则所述数控机床将所述目标刀具放回不可用刀位之间的空刀位上，所述不可用刀位与所述目标刀具存放的刀位相邻，所述第一标识用于指示所述目标刀具的直径尺寸大于预设直径尺寸；
和/或，
若所述目标刀具被标记为第二标识，则所述数控机床以低于预设换刀速度的目标换刀速度更换所述目标刀具，所述第二标识用于指示所述目标刀具的重量大于预设重量。
可选地，所述数控机床根据所述换刀指令确定对应的目标刀具之前，所述方法还包括：
所述数控机床对各刀具进行检测；
若第一刀具的直径尺寸大于预设直径尺寸，则所述数控机床使用所述第一标识对所述第一刀具进行标记；
所述数控机床将所述第一刀具存放于刀库对应的刀位上，并将所述第一刀具存放的刀位的相邻刀位设置为不可用刀位，还使用第三标识对所述不可用刀位进行标记；
和/或，
若第二刀具的重量大于预设重量，则所述数控机床使用所述第二标识对所述第二刀具进行标记；
所述数控机床将所述第二刀具存放于刀库对应的刀位上。
可选地，所述第一刀具的重量大于预设重量。
可选地，所述目标换刀速度为所述预设换刀速度的一半。
可选地，所述预设直径尺寸为相邻刀位上均存放有刀具时，相邻刀具间不发生干涉的间隙尺寸；
所述预设重量为所述数控机床在以所述预设换刀速度更换刀具时的额定承载重量；
所述预设换刀速度为所述数控机床更换刀具时的额定换刀速度。
一种数控机床，包括：
接收模块，用于接收换刀指令；
确定模块，用于根据所述接收模块接收的换刀指令确定对应的目标刀具；
放回模块，用于当所述确定模块确定的目标刀具被标记为第一标识时，且当所述目标刀具使用完成时，将所述目标刀具放回不可用刀位之间的空刀位上，所述不可用刀位与所述目标刀具存放的刀位相邻，所述第一标识用于指示所述目标刀具的直径尺寸大于预设直径尺寸；
换刀模块，用于当所述确定模块确定的目标刀具被标记为第二标识时，则以低于预设换刀速度的目标换刀速度更换所述目标刀具，所述第二标识用于指示所述目标刀具的重量大于预设重量。
可选地，还包括：
检测模块，用于对各刀具进行检测；
标记模块，用于当第一刀具的直径尺寸大于预设直径尺寸时，则使用所述第一标识对所述第一刀具进行标记；还用于当第二刀具的重量大于预设重量，则使用所述第二标识对所述第二刀具进行标记；还用于当所述第一刀具存放的刀位的相邻刀位设置为不可用刀位时，则使用第三标识对所述不可用刀位进行标记；
存放模块，用于将所述第一刀具或第二刀具存放于刀库对应的刀位上；
设置模块，用于将所述第一刀具存放的刀位的相邻刀位设置为不可用刀位。
可选地，所述第一刀具的重量大于预设重量。
可选地，所述目标换刀速度为所述预设换刀速度的一半。
可选地，所述预设直径尺寸为相邻刀位上均存放有刀具时，相邻刀具间不发生干涉的间隙尺寸；
所述预设重量为所述数控机床在以所述预设换刀速度更换刀具时的额定承载重量；
所述预设换刀速度为所述数控机床更换刀具时的额定换刀速度。
本发明提供的技术方案中，通过对超过规定直径尺寸和/或重量的刀具进行标记，并将超过规定直径尺寸的刀具存放的刀位的相邻刀位设置为不可用刀位，在使用超过规定直径尺寸和/或重量的刀具时，可以以低于预设换刀速度的速度更换刀具，从而避免摆臂故障，当超过规定直径尺寸的刀具使用结束后，可以将刀具放回不可用刀位之间的空刀位上，从而避免刀具与其他刀位上的刀具发生干涉，因此相对于现有技术，本发明通过合理的规划布局，使得自动换刀系统能够解除对刀具的直径尺寸以及重量的限制。
附图说明
图1为本发明实施例中自动换刀方法一个实施例的步骤流程图；
图2为本发明实施例中自动换刀方法另一个实施例的步骤流程图；
图3为本发明实施例中数控机床一个实施例的模块框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例 如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
现有的数控机床均不支持超大和/或超重刀具的自动换刀，在换刀过程中，若检测到刀具超过限制直径，则产生报警并停止流程。对于刀具重量的限制大多体现在自动换刀装置生产厂家提供的说明文档中，装刀时需由机床操作人员确保不装入超过其重量限值的刀具，而数控机床并不能获得刀具是否超重的信息。那么当摆臂还以当前的换刀速度更换刀具，势必会造成摆臂超载荷工作而发生故障或降低寿命。
本发明实施例通过合理的规划布局，使得自动换刀系统能够解除对刀具的直径尺寸以及重量的限制。
请参阅图1，图1为本发明实施例中自动换刀方法一个实施例的步骤流程图，该方法包括：
S101、数控机床对各刀具进行检测。
本发明实施例中，在使用刀具之前，数控机床需要对各刀具进行检测，以确定各刀具的直径尺寸和/或重量是否符合数控机床的预设直径尺寸和/或预设重量。
可选地，在实际操作时，可以由机床操作人员对各刀具的类型进行确认，并在数控系统对刀具类型进行相应的设置或修改，具体此处不做限定。
S102、若第一刀具的直径尺寸大于预设直径尺寸，则数控机床使用第一标识对第一刀具进行标记。
本发明实施例中，预设直径尺寸指的是，当相邻刀位上均存放有刀具时，相邻刀具间不发生干涉的间隙尺寸。第一标识用于指示第一刀具的直径尺寸大于预设直径尺寸。当数控机床检测的结果是第一刀具的直径尺寸超过预设直径尺寸时，那么数控机床则对第一刀具进行标记，以便于后续针对第一刀具的特殊操作。如：第一刀具存放刀位的特殊限制。
可选地，在实际操作时，可以由机床操作人员对第一刀具进行确定，并在数控系统中对其进行标记设置。如：采用刀具类型“L”的第一标识对其进行 标记，具体此处不做限定。
S103、数控机床将第一刀具存放于刀库对应的刀位上，并将第一刀具存放的刀位的相邻刀位设置为不可用刀位，还使用第三标识对所述不可用刀位进行标记。
需要说明的是，本发明实施例中，不可用刀位与第一刀具存放的刀位相邻。由于第一刀具的直径尺寸超过预设直径尺寸，为避免第一刀具与相邻刀位上的刀具发生干涉，因此将第一刀具存放的刀位的相邻刀位设置为不可用刀位，该不可用刀位上不存放任何刀具，为此，还使用第三标识对该不可用刀位进行标记，以免机床操作人员误操作。
可选地，在实际操作时，可以由机床操作人员对不可用刀位进行确定，并在数控系统中对其进行标记设置。如：采用刀具类型“Inv”的第三标识对其进行标记，具体此处不做限定。
S104、数控机床接收换刀指令。
本发明实施例中，换刀指令一般是由机床操作人员发出，并由数控机床接收执行。其中，该换刀指令中包括有需要更换刀具的信息，如：更换刀具的编号以及存放位置信息。
S105、数控机床根据换刀指令确定对应的目标刀具。
本发明实施例中，数控机床根据换刀指令中的更换刀具的编号以及存放位置信息在刀库的刀位上找到对应的目标刀具即可。
S106、若目标刀具被标记为第一标识，且当目标刀具使用完成时，则数控机床将目标刀具放回不可用刀位之间的空刀位上。
举例来说，若数控机床使用说明中规定相邻刀位不为空时，限定刀具的最大直径为4in(100mm)，若相邻刀位为空时，那么最大刀具直径可以增大到5.9in(150mm)。
另外，数控机床在执行换刀操作时，一般有固定刀具选择和随机刀具选择两种模式。简单来说，固定刀具选择就是从哪个刀位取下来装到主轴上的刀具加工完毕后必须装回原刀位上才能换下一把刀具。随机刀具选择就是一个刀具没有固定的刀位号，加工完毕后不用放回原刀位。
本发明实施例中，当目标刀具被标记为第一标识时，那么可以确定的是，该目标刀具为第一刀具。由于第一刀具的直径尺寸超过预设直径尺寸，那么在第一刀具使用完成后，为避免第一刀具与相邻刀位上的刀具发生干涉，因此需要将第一刀具放回不可用刀位之间的空刀位(即原刀位)上。也就是说，对于第一刀具需要采用固定刀具选择模式。
需要说明的是，本发明实施例中，当数控机床使用超过一个以上的第一刀具时，且刀具是依次存放在刀位上时，如果刀具的直径尺寸超过预设尺寸的100％时，则根据实际的尺寸要求，相应的多设置几个不可用刀位，以获取最大的间隙尺寸，从而避免刀具间的干涉。
上述自动换刀方法一个实施例，对于超过预设直径尺寸的刀具，在使用完成时，需要将该刀具放回不可用刀位之间的空刀位(即原刀位)上，以避免该刀具与其他刀位上的刀具发生干涉。
下述自动换刀方法另一个实施例，对于超过预设重量的刀具，在使用时，摆臂需要降低换刀速度对其进行更换，以避免摆臂超载荷工作而造成故障。
请参阅图2，图2为本发明实施例中自动换刀方法另一个实施例的步骤流程图，该方法包括：
S201、数控机床对各刀具进行检测，具体如上述步骤S101所述。
S202、若第二刀具的重量大于预设重量，则数控机床使用第二标识对第二刀具进行标记。
本发明实施例中，预设重量指的是，数控机床在以预设换刀速度更换刀具时的额定承载重量。预设换刀速度指的是，数控机床更换刀具时的额定换刀速度。第二标识用于指示第二刀具的重量大于预设重量。当数控机床检测的结果是第二刀具的重量大于预设重量时，同样地，那么数控机床则对第二刀具进行标记，以便于后续针对第二刀具的特殊操作。如：摆臂更换第二刀具时的换刀速度。
可选地，在实际操作时，可以由机床操作人员对第二刀具进行确定，并在数控系统中对其进行标记设置。如：采用刀具类型“H”的第二标识对其进行标记，具体此处不做限定。
S203、数控机床将第二刀具存放于刀库对应的刀位上。
本发明实施例中，由于第二刀具的直径尺寸并未超过预设直径尺寸，那么对第二刀具存放的刀位并不作特殊限定，依然可以按照通常刀具存放的刀位进行存放。
S204、数控机床接收换刀指令，具体如上述步骤S104所述。
S205、数控机床根据换刀指令确定对应的目标刀具，具体如上述步骤S105所述。
S206、若目标刀具被标记为第二标识，则数控机床以低于预设换刀速度的目标换刀速度更换目标刀具。
本发明实施例中，当目标刀具被标记为第二标识时，那么可以确定的是，该目标刀具为第二刀具。由于第二刀具的重量超过预设重量，那么在更换第二刀具时，为避免摆臂超载荷工作而造成故障，因此摆臂需要降低换刀速度，从而保证摆臂正常工作的状态。
本发明实施例中，可选地，目标换刀速度为预设换刀速度的一半。
需要说明的是，本发明实施例中，第一刀具的重量大于预设重量，则该第一刀具不仅会有第一标识，而且还会有第二标识。也就是说，第一刀具不仅超过预设直径尺寸，而且超过预设重量。那么，数控机床不仅在更换第一刀具时，需要摆臂以低于预设换刀速度的目标换刀速度更换第一刀具，而且在第一刀具使用完成后，还需要将第一刀具放回不可用刀位之间的空刀位(即原刀位)上。
上面对本发明实施例中的自动换刀方法进行了描述，下面对本发明实施例中的数控机床进行描述，请参阅图3，图3为本发明实施例中数控机床一个实施例的模块框图，该数控机床包括：
检测模块301，用于对各刀具进行检测，具体如上述步骤S101所述。
标记模块302，用于当第一刀具的直径尺寸大于预设直径尺寸时，则使用所述第一标识对所述第一刀具进行标记，具体如上述步骤S102所述；还用于当第二刀具的重量大于预设重量，则使用所述第二标识对所述第二刀具进行标记，具体如上述步骤S202所述；还用于当所述第一刀具存放的刀位的相邻刀位设置为不可用刀位时，则使用第三标识对所述不可用刀位进行标记，具体如 上述步骤S103所述。
需要说明的是，本发明实施例中，预设直径尺寸为相邻刀位上均存放有刀具时，相邻刀具间不发生干涉的间隙尺寸。
存放模块303，用于将第一刀具或第二刀具存放于刀库对应的刀位上，具体如上述步骤S103或步骤S203所述。
设置模块304，用于将第一刀具存放的刀位的相邻刀位设置为不可用刀位，具体如上述步骤S103所述。
接收模块305，用于接收换刀指令，具体如上述步骤S104所述。
确定模块306，用于根据接收模块接收的换刀指令确定对应的目标刀具，具体如上述步骤S105所述。
放回模块307，用于当所述确定模块确定的目标刀具被标记为第一标识时，且当所述目标刀具使用完成时，将所述目标刀具放回不可用刀位之间的空刀位上，所述不可用刀位与所述目标刀具存放的刀位相邻，所述第一标识用于指示所述目标刀具的直径尺寸大于预设直径尺寸，具体如上述步骤S106所述。
换刀模块308，用于当所述确定模块确定的目标刀具被标记为第二标识时，则以低于预设换刀速度的目标换刀速度更换所述目标刀具，所述第二标识用于指示所述目标刀具的重量大于预设重量，具体如上述步骤S206所述。
需要说明的是，本发明实施例中，预设重量为数控机床在以预设换刀速度更换刀具时的额定承载重量。预设换刀速度为数控机床更换刀具时的额定换刀速度。可选地，目标换刀速度为预设换刀速度的一半。
需要说明的是，本发明实施例中，第一刀具的重量大于预设重量，具体如上所述。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

  1. 一种自动换刀方法，其特征在于，包括：
    数控机床接收换刀指令；
    所述数控机床根据所述换刀指令确定对应的目标刀具；
    若所述目标刀具被标记为第一标识，且当所述目标刀具使用完成时，则所述数控机床将所述目标刀具放回不可用刀位之间的空刀位上，所述不可用刀位与所述目标刀具存放的刀位相邻，所述第一标识用于指示所述目标刀具的直径尺寸大于预设直径尺寸；
    和/或，
    若所述目标刀具被标记为第二标识，则所述数控机床以低于预设换刀速度的目标换刀速度更换所述目标刀具，所述第二标识用于指示所述目标刀具的重量大于预设重量。
  2. 根据权利要求1所述的自动换刀方法，其特征在于，所述数控机床根据所述换刀指令确定对应的目标刀具之前，所述方法还包括：
    所述数控机床对各刀具进行检测；
    若第一刀具的直径尺寸大于预设直径尺寸，则所述数控机床使用所述第一标识对所述第一刀具进行标记；
    所述数控机床将所述第一刀具存放于刀库对应的刀位上，并将所述第一刀具存放的刀位的相邻刀位设置为不可用刀位，还使用第三标识对所述不可用刀位进行标记；
    和/或，
    若第二刀具的重量大于预设重量，则所述数控机床使用所述第二标识对所述第二刀具进行标记；
    所述数控机床将所述第二刀具存放于刀库对应的刀位上。
  3. 根据权利要求1或2所述的自动换刀方法，其特征在于，所述第一刀具的重量大于预设重量。
  4. 根据权利要求1或2所述的自动换刀方法，其特征在于，所述目标换刀速度为所述预设换刀速度的一半。
  5. 根据权利要求1或2所述的自动换刀方法，其特征在于，所述预设直径尺寸为相邻刀位上均存放有刀具时，相邻刀具间不发生干涉的间隙尺寸；
    所述预设重量为所述数控机床在以所述预设换刀速度更换刀具时的额定承载重量；
    所述预设换刀速度为所述数控机床更换刀具时的额定换刀速度。
  6. 一种数控机床，其特征在于，包括：
    接收模块，用于接收换刀指令；
    确定模块，用于根据所述接收模块接收的换刀指令确定对应的目标刀具；
    放回模块，用于当所述确定模块确定的目标刀具被标记为第一标识时，且当所述目标刀具使用完成时，将所述目标刀具放回不可用刀位之间的空刀位上，所述不可用刀位与所述目标刀具存放的刀位相邻，所述第一标识用于指示所述目标刀具的直径尺寸大于预设直径尺寸；
    换刀模块，用于当所述确定模块确定的目标刀具被标记为第二标识时，则以低于预设换刀速度的目标换刀速度更换所述目标刀具，所述第二标识用于指示所述目标刀具的重量大于预设重量。
  7. 根据权利要求6所述的数控机床，其特征在于，还包括：
    检测模块，用于对各刀具进行检测；
    标记模块，用于当第一刀具的直径尺寸大于预设直径尺寸时，则使用所述第一标识对所述第一刀具进行标记；还用于当第二刀具的重量大于预设重量，则使用所述第二标识对所述第二刀具进行标记；还用于当所述第一刀具存放的刀位的相邻刀位设置为不可用刀位时，则使用第三标识对所述不可用刀位进行标记；
    存放模块，用于将所述第一刀具或第二刀具存放于刀库对应的刀位上；
    设置模块，用于将所述第一刀具存放的刀位的相邻刀位设置为不可用刀位。
  8. 根据权利要求6或7所述的数控机床，其特征在于，所述第一刀具的重量大于预设重量。
  9. 根据权利要求6或7所述的自动换刀方法，其特征在于，所述目标换 刀速度为所述预设换刀速度的一半。
  10. 根据权利要求6或7所述的自动换刀方法，其特征在于，所述预设直径尺寸为相邻刀位上均存放有刀具时，相邻刀具间不发生干涉的间隙尺寸；
    所述预设重量为所述数控机床在以所述预设换刀速度更换刀具时的额定承载重量；
    所述预设换刀速度为所述数控机床更换刀具时的额定换刀速度。
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