CN109623462A - 加工中心主轴防撞方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种加工中心主轴防撞方法，包括：获得Z轴的外部工件原点偏移量N、获得当前工件Z轴坐标值M、获取刀柄长度X；根据所述N、所述M、所述X计算主轴最大Z方向进给距离T，将T赋值给机床负方向的软限位。本发明可以使得当操作人员忘记对刀，刀具使用错误，刀具装夹长度不够，刀具长度补偿错误，程序编制错误时，机床提前发出报警从而避免出现主轴撞机发生。

Description

加工中心主轴防撞方法

技术领域：

本发明涉及数控加工中心，具体涉及一种加工中心主轴防撞方法。

背景技术：

数控加工中心在机械加工制造领域发挥中重要作用，特别是高速高精度的进口加工中心的价格尤为昂贵，其核心部件主轴则是整机中最为昂贵的部件，而大多数企业都在致力于保护主轴不让其发生人为错误发生撞机。目前的方法是规范加工人员的操作让人不要犯错，但人为错误总会重复发生，比如：

1.操作人员忘记对刀；

2.刀具装夹错误长度不够；

3.刀具调用错误刀具号输错；

4.刀具补偿错误；

5.程序编制错误等会导致主轴撞机报废，工件品质异常，设备停机维修等，从而给企业带来损失。

软限位是利用机床参数设定的机床进给轴极限位置。硬限位是利用行程开关(或接近开关)等设置的机床进给轴极限位置。软限位是数控系统中设置的行程限制，可以用于NC程序中判断程序是否合法的；硬限位是真实的电气信号，在导轨两端有相应的限位开关，通过IO接入控制系统，硬限位是可以用于保护硬件设备。当进给轴移动超出机床的行程后，机床的限位就会起作用，机床出现报警，造成手动或手轮操作时对应坐标轴不能继续运动；自动加工时所有坐标轴会停止加工。此时，我们认为机床是发生了限位故障。

通过软限位我们可以调节机床主轴的运动范围，避免主轴撞机。

但目前，涉及到不同零件、不同刀具的加工时，机床软限位需要更改。而软限位的设置不能够自动设置，而人为设置容易因为各种因素发生错误，或者忘记设置。

发明内容：

本发明提供一种加工中心主轴防撞方法，避免人为错误产生的主轴撞机，在发生碰撞前触发机床报警。

该技术方案为，加工中心主轴防撞方法，包括：获得Z轴的外部工件原点偏移量N、获得当前工件Z轴坐标值M、获取刀柄长度X；根据所述N、所述M、所述X计算主轴最大Z方向进给距离T，将T赋值给机床负方向的软限位。

其技术原理在于，在实际的生产中，由于操作人员忘记对刀、刀具装夹错误长度不够、刀具调用错误刀具号输错、刀具补偿错误、程序编制错误等会导致主轴撞机报废，工件品质异常，设备停机维修等，给企业带来损失。为了避免人为因素造成的问题，本申请的加工中心主轴防撞方法包括读取Z轴的外部工件原点偏移量N；读取当前工件Z轴坐标值M；获取刀柄长度X；根据所述N、所述M、所述X计算主轴最大Z方向进给距离T，将T赋值给机床负方向的软限位。加工零件时，主轴Z轴负方向可移动的安全距离根据工件Z轴坐标原点与工件最高点的距离、刀柄长度、主轴最高点与工件距离来决定。如果Z轴负方向移动超过这个安全距离，则主轴会撞到零件上，导致主轴报废。因此，本发明通过读取Z方向的外部零件原点偏移量N，得到零件Z轴坐标原点与零件最高点的距离，然后读取当前工件Z轴坐标值M，得到工件坐标原点与机床最高点(机床零位)的高度，以及人工输入刀具刀柄长度X，或者根据预设的刀柄长度。则主轴在Z方向的最大可移动距离T可以通过上述三个参数算得，将T值赋给机床软限位，则能在主轴将要到达这个距离时发出报警，防止主轴上的刀柄撞到零件上损坏主轴。

进一步的，所述T＝ABS(M)-X-N。其中ABS(M)代表当前工件Z轴坐标值的绝对值。

进一步的，在零件加工之前将主轴快速在Z方向快速回零。这一步主要是作为安全考虑做的常规编程，先将主轴移到最高点以防其他轴先移动撞到工件。

进一步的，还包括当T大于机床的最大负限位值，时发出报警。主轴Z方向最大可移动距离不得大于机床的最大负限位，因为这超出了机床的加工能力。因此，出现这种情况时需要进行报警。

进一步的，还包括将上述步骤编写宏指令，并将所述宏指令运用到加工程序中的步骤。

进一步的，还包括将所有刀具的刀柄长度统一设置为X。由于加工中需要更换多把刀具，而刀具的刀柄长度不一致，而刀柄长度需要人工输入给加工中心，在输入的时候可能会出错。因此为了防止出错，将所有刀具的刀柄长度统一设置，这样就不需要人工输入，最大限度的防止主轴撞机。

进一步的，还设置一种加工中心主轴防撞程序，包括通过上述步骤编写的宏指令。

进一步的，还设置一种加工中心，包括主轴防撞程序，所述主轴防撞程序中包括通上述步骤编写的宏指令。

该发明的有益效果是：

1、本发明可以使得当操作人员忘记对刀，刀具使用错误，刀具装夹长度不够，刀具长度补偿错误，程序编制错误时可以有效避免，机床提前发出报警从而避免出现主轴撞机的发生；

2、通过将刀具的刀柄长度统一设置，则不需要人工输入刀柄长度，不仅减少了操作步骤，还能最大限度的防止人为操作造成的错误。

附图说明：

图1为加工中心示意图；

图2为主轴撞机的示意图；

图3为本发明的防撞原理示意图。

图中标记：1-工件、2-刀具、3-刀柄、4-主轴、5-主轴可移动距离、6-刀柄长度、7-主轴与工作台的距离、8-工件高度、9-机床工作台。

具体实施方式：

在图1中，刀柄3装夹在主轴4内，刀具2装夹在刀柄3内，工件1固定在工作台9上。

在图2中，操作人员忘记对刀，刀具3装夹错误长度不够，或者刀具3调用错误刀具号输错，刀具3补偿错误，程序编制错误等问题致使主轴4向下移动的距离L超过主轴可移动距离5时将出现图中所示的刀柄3撞在工件1上的撞机事件，这正是本发明解决的问题。

本实施例包括以下步骤：

1)主轴快速在Z方向快速回零；

2)获得Z轴的外部工件原点偏移量N、获得当前工件Z轴坐标值M、获取刀柄长度X；根据所述N、所述M、所述X计算主轴最大Z方向进给距离T，具体为T＝ABS(M)-X-N；将T赋值给机床负方向的软限位。

本实施例具体通过以下宏指令来实现，本宏指令基于HEIDENHAIN(海德汉)系统编写宏指令M××(如M504)，其包含的宏程序形式如下：

0 BEGIN PGM M504 MM

1 M140 MB MAX

2 FN 18:SYSREAD Q18＝ID220 NR2 IDX3

3 FN 18:SYSREAD Q15＝ID503 NRQ11 IDX3

4 Q15＝ABS Q15

5 FN 0:Q16＝X

6 FN 0:Q17＝Y

7 Q17＝ABS Q17

8 FN 2:Q15＝+Q15-+Q16

9 FN 2:Q15＝+Q15-+Q18

10 FN 11:IF+Q15 GT+Q17 GOTO LBL 3

11 FN 9:IF+0EQU+0GOTO LBL 4

12 LBL 3

13 FN 14:ERROR＝110；Z-MAX

14 LBL 4

15 FN 17:SYSWRITE ID 1000 NR920 IDX2＝-Q15

16 END PGM M504 MM

程序说明：1)主轴Z方向快速回零；2)程序读取Z轴的外部工件原点偏移量，并赋值给变量Q18(此偏移量可以是正的也可以是负值，根据不同的加工中心有不同的设定，当操作员设定的Z轴坐标点与工件最高点重合时此值0，若在工件最高点下方则为正反之则为负)；3)程序读取Z轴坐标值赋给变量Q15；4)将Q15的值转换为绝对值；5)将刀柄长度X赋给变量Q16；6)将机床Z方向的最大负限位值Y赋给变量Q17；7)将Q17的值转换为绝对值；8)计算被加工工件Z轴坐标值的绝对值与刀柄长度X的差值赋给Q15；9)计算Q15与Z轴的外部工件原点偏移量的差值，便得到我们需要的机床主轴移动的安全值；10)比较计算结果是否大于机床Z方向的最大负限位值Q17，目的是限定计算结果不能超过机床本身的最大负限位值否则跳转到程序标记点LBL3触发第13条的报警程序；11)无条件跳转到标记LBL4处(第14条程序处)；12)程序标记LBL3(标记LBL后的数字不作限定)；13)报警程序，提示110号报警注解为Z-MAX；14)程序标记LBL4；15)将计算结果通过程序输入到机床负方向的软限位参数里；16)结束程序。

将宏指令M××(如M504)加入后处理程序，运行加工程序，当运行到M504指令时程序会根据当前工件坐标系和刀柄长度自动计算主轴Z方向的移动安全值，并将此值自动赋予机床软限位，当出现人为错误将要撞机前发出报警从而起到预防撞机功能。

在图3中，当主轴4回到最高点零位后，宏指令首先通过程序读取工件1的外部工件原点偏移量赋给程序变量N；读取工件1在机床内的Z轴坐标系赋给程序变量M；读取刀具2的刀柄3的长度X。计算主轴4的Z轴最大可移动距离T＝ABS(M)-X-N，其中T不得大于加工中心的最大负限位Y，否则超出了加工中心的加工范围。为了防止主轴4上的刀柄3撞到工件1，将计算得到的T值赋给机床负方向的软限位，则当主轴4在快要移动距离T时，机床可以发出报警。反应到图中，则是获取刀柄长度6，这一步通常是通过人工输入；获取主轴最高点(机床原点零位)与工件Z方向坐标零位点的距离7，这一步可以通过机床程序读取、获取工件高度8(当工件Z向坐标系设定在工件底面时，此值便是外部工件原点偏移量)，这一步也是通过机床程序读取。通过三者之间的计算，得到主轴可移动距离5，而机床软限位值的设定使得主轴4的移动不会超出主轴可移动距离5。

当同时加工多个工件时，宏指令会获取不同工件的坐标值，计算出不同工件的安全距离并输入机床极限参数内，并可在不同工件间实时转换。

启用本发明功能后当刀柄3移动到工件1的上面即将撞上以前，机床将会立即停止并发出超出行程报警提醒加工人员，只有操作人员修改了错误才可能继续加工否则机床将会继续报警直到更正错误，从而起到主轴防撞的功能。

在另一个实施例中，由于加工工件需要多把刀具，而各刀具的刀柄长度不同，刀具更换时需要人工输入刀柄长度给控制程序。人工输入可能发生错误，还设置将所有的刀具刀柄长度统一，刀具的刀柄长度固定，设置在宏指令中。不需要人工输入，也就排出了出错的可能。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、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.加工中心主轴防撞方法，其特征在于，包括：获得Z轴的外部工件原点偏移量N、获得当前工件Z轴坐标值M、获取刀柄长度X；根据所述N、所述M、所述X计算主轴最大Z方向进给距离T，将T赋值给机床负方向的软限位。

2.根据权利要求1的加工中心主轴防撞方法，其特征在于，所述T＝ABS(M)-X-N，其中ABS(M)为M的绝对值。

3.根据权利要求1的加工中心主轴防撞方法，其特征在于，在零件加工之前将主轴快速在Z方向快速回零。

4.根据权利要求1的加工中心主轴防撞方法，其特征在于，还包括当T大于机床的最大负限位值时发出报警。

5.根据权利要求1的加工中心主轴防撞方法，其特征在于，还包括将如权利要求1的步骤编写宏指令，并将所述宏指令运用到加工程序中的步骤。

6.根据权利要求1的加工中心主轴防撞方法，其特征在于，还包括将所有刀具的刀柄长度统一设置为X。

7.加工中心主轴防撞程序，其特征在于，包括通过权利要求1所述步骤编写的宏指令。

8.一种加工中心，其特征在于，包括主轴防撞程序，所述主轴防撞程序中包括通过权利要求1所述步骤编写的宏指令。