CN113703393B - 数控机床的换刀点设定方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数控机床的换刀点设定方法及其装置。其中，该方法包括：响应换刀点自动设定请求，控制数控机床对应的坐标系中各个坐标轴运动至零点位置，其中，换刀点自动设定请求用于请求对数控机床进行换刀点设定；在搜索各个坐标轴方向上的换刀点前，控制各个坐标轴相对于零点位置移动；在控制各个坐标轴相对于零点位置移动的过程中，获取激光接收器的信号接收状态；基于信号接收状态确定各个坐标轴对应方向上的换刀点。本发明解决了相关技术中数控机床因为机械位置丢失或刀库损坏维修后导致机床的换刀点发生变化后不能及时调试并更新换刀点的技术问题。

Description

数控机床的换刀点设定方法及其装置

技术领域

本发明涉及数控机床控制领域，具体而言，涉及一种数控机床的换刀点设定方法及其装置。

背景技术

在数控机床发生故障停机检修或维护的情况下，若数控机床使用的编码器或光栅尺未带电池，容易造成机械位置丢失，换刀点会跟随的丢失；或数控机床使用的编码器或光栅尺电池电量耗尽，导致数控机床机械位置丢失，换刀点会跟随的丢失；或数控机床刀库在需检修或维护的情况下，也易造成换刀点的丢失。在执行换刀操作时容易发生机床撞刀、掉刀等一系列危险的情况。此时需要专业的技术人员来对机床进行维修调试，重新确认并设立新的换刀点，操作复杂，影响加工生产效率。

针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例提供了一种数控机床的换刀点设定方法及其装置，以至少解决相关技术中数控机床因为机械位置丢失或刀库损坏维修后导致机床的换刀点发生变化后不能及时调试并更新换刀点的技术问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种数控机床的换刀点设定方法，包括：响应换刀点自动设定请求，控制数控机床对应的坐标系中各个坐标轴运动至零点位置，其中，所述换刀点自动设定请求用于请求对所述数控机床进行换刀点设定；在搜索所述各个坐标轴方向上的换刀点前，控制所述各个坐标轴相对于所述零点位置移动；在控制所述各个坐标轴相对于所述零点位置移动的过程中，获取激光接收器的信号接收状态；基于所述信号接收状态确定所述各个坐标轴对应方向上的换刀点。

可选地，响应换刀点自动设定请求，包括：在所述数控机床的控制面板中搜索K参数；在所述K参数为预设值时，响应于所述换刀点自动设定请求。

可选地，所述激光接收器包括：第一激光接收器，所述各个坐标轴分别为：X坐标轴、Y坐标轴以及Z坐标轴，所述方法还包括：在所述各个坐标轴相对于所述零点位置移动时，对所述数控机床的主轴进行定向，以使第一激光发射器发射的激光能够被第一激光接收器接收，其中，所述第一激光发射器为设置于所述数控机床的刀柄上激光发射器，所述第一激光接收器为设置于所述Z坐标轴方向上的激光接收器。

可选地，所述激光接收器还包括：第二激光接收器，基于所述信号接收状态确定所述各个坐标轴对应方向上的换刀点，包括：控制所述数控机床的刀臂移动至所述数控机床的主轴侧的取刀位置，并控制所述主轴沿所述X坐标轴的负方向做直线运动以搜索所述X坐标轴方向上的换刀点；在控制所述主轴沿所述X坐标轴的负方向做直线运动的过程中，控制第二激光发射器启动以向所述第二激光接收器发射激光，其中，所述第二激光发射器为设置于所述Y坐标轴方向上的激光发射器，所述第二激光接收器为设置于所述Y坐标轴方向上的激光接收器；当所述第二激光接收器的信号接收状态符合预定条件时，控制所述主轴停止沿所述X坐标轴的负方向直线运动，并记录所述X坐标轴的坐标信息一；基于所述坐标信息一确定所述数控机床X坐标轴方向上的换刀点。

可选地，基于所述坐标信息一确定所述数控机床X坐标轴方向上的换刀点，包括：在所述第二激光接收器切换至关闭时，确定所述X坐标轴方向上的换刀点设定完成；控制所述X坐标轴运动到所述X坐标轴方向上的换刀点位置处，以进行所述Y坐标轴方向上换刀点搜索。

可选地，所述激光接收器还包括：第三激光接收器，基于所述信号接收状态确定所述各个坐标轴对应方向上的换刀点，包括：在所述X坐标轴运动到所述X坐标轴方向上的换刀点位置处后，控制所述数控机床的主轴沿所述Y坐标轴的负方向做直线运动以搜索所述Y坐标轴方向上的换刀点；在控制所述主轴沿所述Y坐标轴的负方向做直线运动的过程中，控制第三激光发射器启动以向所述第三激光接收器发射激光，其中，所述第三激光发射器为设置于所述X坐标轴方向上的激光发射器，所述第三激光接收器为设置于所述X坐标轴方向上的激光接收器；当所述第三激光接收器的信号接收状态符合预定条件时，控制所述主轴停止沿所述X坐标轴的负方向直线运动，并记录所述Y坐标轴的坐标信息二；基于所述坐标信息二确定所述数控机床Y坐标轴方向上的换刀点。

可选地，基于所述坐标信息二确定所述数控机床Y坐标轴方向上的换刀点，包括：在所述第三激光接收器切换至关闭时，确定所述Y坐标轴方向上的换刀点设定完成；控制所述Y坐标轴运动到所述Y坐标轴方向上的换刀点位置处，以进行所述Z坐标轴方向上换刀点搜索。

可选地，基于所述信号接收状态确定所述各个坐标轴对应方向上的换刀点，包括：在所述Y坐标轴运动到所述Y坐标轴方向上的换刀点位置处后，控制所述数控机床的主轴沿所述Z坐标轴的向下方向移动以搜索所述Z坐标轴方向上的换刀点；在控制所述主轴沿所述Z坐标轴的向下方向移动的过程中，控制第三激光发射器启动以向所述第三激光接收器发射激光，控制所述第一激光发射器启动以向所述第一激光接收器发射激光；当检测到所述第一激光接收器接收到所述第一激光发射器发送的激光时，确定所述主轴在所述Z坐标轴方向上的坐标信息三；基于所述坐标信息三确定所述数控机床Z坐标轴方向上的换刀点。

可选地，所述数控机床的换刀点设定方法还包括：在确定所述Z坐标轴方向上换刀点搜索到后，控制所述主轴沿所述Z坐标轴的反向运动到所述Z坐标轴的换刀点处。

根据本发明实施例的另外一个方面，还提供了一种数控机床的换刀点设定装置，包括：第一控制模块，用于响应换刀点自动设定请求，控制数控机床对应的坐标系中各个坐标轴运动至零点位置，其中，所述换刀点自动设定请求用于请求对所述数控机床进行换刀点设定；第二控制模块，用于在搜索所述各个坐标轴方向上的换刀点前，控制所述各个坐标轴相对于所述零点位置移动；获取模块，用于在控制所述各个坐标轴相对于所述零点位置移动的过程中，获取激光接收器的信号接收状态；确定模块，用于基于所述信号接收状态确定所述各个坐标轴对应方向上的换刀点。

可选地，所述第一控制模块，包括：搜索单元，用于在所述数控机床的控制面板中搜索K参数；响应单元，用于在所述K参数为预设值时，响应于所述换刀点自动设定请求。

可选地，所述激光接收器包括：第一激光接收器，所述各个坐标轴分别为：X坐标轴、Y坐标轴以及Z坐标轴，所述装置还包括：定向单元，用于在所述各个坐标轴相对于所述零点位置移动时，对所述数控机床的主轴进行定向，以使第一激光发射器发射的激光能够被第一激光接收器接收，其中，所述第一激光发射器为设置于所述数控机床的刀柄上激光发射器，所述第一激光接收器为设置于所述Z坐标轴方向上的激光接收器。

可选地，所述激光接收器还包括：第二激光接收器，基于所述信号接收状态确定所述各个坐标轴对应方向上的换刀点，包括：第一控制单元，用于控制所述数控机床的刀臂移动至所述数控机床的主轴侧的取刀位置，并控制所述主轴沿所述X坐标轴的负方向做直线运动以搜索所述X坐标轴方向上的换刀点；第二控制单元，用于在控制所述主轴沿所述X坐标轴的负方向做直线运动的过程中，控制第二激光发射器启动以向所述第二激光接收器发射激光，其中，所述第二激光发射器为设置于所述Y坐标轴方向上的激光发射器，所述第二激光接收器为设置于所述Y坐标轴方向上的激光接收器；第三控制单元，用于当所述第二激光接收器的信号接收状态符合预定条件时，控制所述主轴停止沿所述X坐标轴的负方向直线运动，并记录所述X坐标轴的坐标信息一；第一确定单元，用于基于所述坐标信息一确定所述数控机床X坐标轴方向上的换刀点。

可选地，所述第一确定单元，包括：第一确定子单元，用于在所述第二激光接收器切换至关闭时，确定所述X坐标轴方向上的换刀点设定完成；第一控制子单元，用于控制所述X坐标轴运动到所述X坐标轴方向上的换刀点位置处，以进行所述Y坐标轴方向上换刀点搜索。

可选地，所述激光接收器还包括：第三激光接收器，基于所述信号接收状态确定所述各个坐标轴对应方向上的换刀点，包括：第四控制单元，用于在所述X坐标轴运动到所述X坐标轴方向上的换刀点位置处后，控制所述数控机床的主轴沿所述Y坐标轴的负方向做直线运动以搜索所述Y坐标轴方向上的换刀点；第五控制单元，用于在控制所述主轴沿所述Y坐标轴的负方向做直线运动的过程中，控制第三激光发射器启动以向所述第三激光接收器发射激光，其中，所述第三激光发射器为设置于所述X坐标轴方向上的激光发射器，所述第三激光接收器为设置于所述X坐标轴方向上的激光接收器；第六控制单元，用于当所述第三激光接收器的信号接收状态符合预定条件时，控制所述主轴停止沿所述X坐标轴的负方向直线运动，并记录所述Y坐标轴的坐标信息二；第二确定单元，用于基于所述坐标信息二确定所述数控机床Y坐标轴方向上的换刀点。

可选地，所述第二确定单元，包括：第二确定子单元，用于在所述第三激光接收器切换至关闭时，确定所述Y坐标轴方向上的换刀点设定完成；第二控制子单元，用于控制所述Y坐标轴运动到所述Y坐标轴方向上的换刀点位置处，以进行所述Z坐标轴方向上换刀点搜索。

可选地，基于所述信号接收状态确定所述各个坐标轴对应方向上的换刀点，包括：第七控制单元，用于在所述Y坐标轴运动到所述Y坐标轴方向上的换刀点位置处后，控制所述数控机床的主轴沿所述Z坐标轴的向下方向移动以搜索所述Z坐标轴方向上的换刀点；第八控制单元，用于在控制所述主轴沿所述Z坐标轴的向下方向移动的过程中，控制第三激光发射器启动以向所述第三激光接收器发射激光，控制所述第一激光发射器启动以向所述第一激光接收器发射激光；第三确定单元，用于当检测到所述第一激光接收器接收到所述第一激光发射器发送的激光时，确定所述主轴在所述Z坐标轴方向上的坐标信息三；第四确定单元，用于基于所述坐标信息三确定所述数控机床Z坐标轴方向上的换刀点。

可选地，所述数控机床的换刀点设定装置还包括：第九控制单元，用于在确定所述Z坐标轴方向上换刀点搜索到后，控制所述主轴沿所述Z坐标轴的反向运动到所述Z坐标轴的换刀点处。

根据本发明实施例的另外一个方面，还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序被处理器运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行上述中任一项所述的数控机床的换刀点设定方法。

根据本发明实施例的另外一个方面，还提供了一种处理器，所述处理器用于运行计算机程序，其中，所述计算机程序运行时执行上述中任一项所述的数控机床的换刀点设定方法。

在本发明实施例中，通过响应换刀点自动设定请求，控制数控机床对应的坐标系中各个坐标轴运动至零点位置，其中，换刀点自动设定请求用于请求对数控机床进行换刀点设定；在搜索各个坐标轴方向上的换刀点前，控制各个坐标轴相对于零点位置移动；在控制各个坐标轴相对于零点位置移动的过程中，获取激光接收器的信号接收状态；基于信号接收状态确定各个坐标轴对应方向上的换刀点。通过本发明实施例提供的数控机床的换刀点设定方法，达到了通过控制机床主轴沿各个坐标轴上移动并借助激光接收器信号状态来确定各个坐标轴对应方向上的换刀点的目的，从而实现了提升机床设备的加工效率的技术效果，进而解决了相关技术中数控机床因为机械位置丢失或刀库损坏维修后导致机床的换刀点发生变化后不能及时调试并更新换刀点的技术问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的数控机床的换刀点设定方法的流程图；

图2是根据本发明实施例的数控机床的换刀点设定方法的宏程序控制的流程图；

图3(a)是根据本发明实施例的机床整机的示意图；

图3(b)是根据本发明实施例的换刀点检测示意图一；

图3(c)是根据本发明实施例的换刀点检测示意图二；

图4是根据本发明实施例的自动设定换刀点控制方法的流程图；

图5是根据本发明实施例的数控机床的换刀点设定方法的电气原理图；

图6是根据本发明实施例的数控机床的换刀点设定方法的PLC控制流程图；

图7是根据本发明实施例的数控机床的换刀点设定装置的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，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”等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，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。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。

实施例1

根据本发明实施例，提供了一种数控机床的换刀点设定方法的方法实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

图1是根据本发明实施例的数控机床的换刀点设定方法的流程图，如图1所示，该方法包括如下步骤：

步骤S102，响应换刀点自动设定请求，控制数控机床对应的坐标系中各个坐标轴运动至零点位置，其中，换刀点自动设定请求用于请求对数控机床进行换刀点设定。

需要说明的是，上述控制数控机床对应的坐标系中各个坐标轴运动至零点位置为使数控机床主轴初始化，这样主要因为数控机床使用的大多为相对编码器，电机的旋转度数是相对的，没有基准点，这样的话每次开启就可以控制系统记录原点位置对应的编码器值，后续所有点位都可以以此原点位为基准点，这样的机器动作可以使本发明中换刀点更加准确。

步骤S104，在搜索各个坐标轴方向上的换刀点前，控制各个坐标轴相对于零点位置移动。

步骤S106，在控制各个坐标轴相对于零点位置移动的过程中，获取激光接收器的信号接收状态。

需要说明的是，与上述激光接收器相对的是激光发射器，XYZ轴上各放置一对来确定机床主轴是否抵达准确换刀点。

步骤S108，基于信号接收状态确定各个坐标轴对应方向上的换刀点。

由上可知，在本发明实施例中，首先响应换刀点自动设定请求，控制数控机床对应的坐标系中各个坐标轴运动至零点位置，其中，换刀点自动设定请求用于请求对数控机床进行换刀点设定；接着在搜索各个坐标轴方向上的换刀点前，控制各个坐标轴相对于零点位置移动；接着在控制各个坐标轴相对于零点位置移动的过程中，获取激光接收器的信号接收状态；最后基于信号接收状态确定各个坐标轴对应方向上的换刀点。达到了通过控制机床主轴沿各个坐标轴上移动并借助激光接收器信号状态来确定各个坐标轴对应方向上的换刀点的目的，从而实现了提升机床设备的加工效率的技术效果。

通过本发明实施例提供的数控机床的换刀点设定方法，进而解决了相关技术中数控机床因为机械位置丢失或刀库损坏维修后导致机床的换刀点发生变化后不能及时调试并更新换刀点的技术问题。

作为一种可选的实施例，响应换刀点自动设定请求，包括：在数控机床的控制面板中搜索K参数；在K参数为预设值时，响应于换刀点自动设定请求。

在需要说明的是，上述可选的实施例中，K参数是一种关于控制自动设定换刀点的权限，例如，当用户输入K0.0＝1，则开启自动设定换刀点权限，才能继续下一步的操作设置。

作为一种可选的实施例，激光接收器包括：第一激光接收器，各个坐标轴分别为：X坐标轴、Y坐标轴以及Z坐标轴，该数控机床的换刀点设定方法还包括：在各个坐标轴相对于零点位置移动时，对数控机床的主轴进行定向，以使第一激光发射器发射的激光能够被第一激光接收器接收，其中，第一激光发射器为设置于数控机床的刀柄上激光发射器，第一激光接收器为设置于Z坐标轴方向上的激光接收器。

在上述可选的实施例中，在换刀点变化或丢失后，为快速准确的找到换刀点，在Z轴安全位置(Z轴零点)略下方(不超过刀柄长度)所在的XY平面记为定位平面，将X方向与Y方向换刀点沿Z方向平移至定位平面，将定位平面上的X、Y方向换刀点沿Y、X方向分别安装一对激光发射器(发射激光给激光接收器)与激光接收器(在接收到激光时为1，未接收到激光时为0)，用作检测X、Y轴方向换刀位置。使用带有激光发射器的刀柄，激光发射器安装在刀柄被抓刀位置的侧面，同时在机械手的抓刀中心位置安装一个激光接收器，用作检测Z轴方向换刀位置。

作为一种可选的实施例，激光接收器还包括：第二激光接收器，基于信号接收状态确定各个坐标轴对应方向上的换刀点，该数控机床的换刀点设定方法还包括：控制数控机床的刀臂移动至数控机床的主轴侧的取刀位置，并控制主轴沿X坐标轴的负方向做直线运动以搜索X坐标轴方向上的换刀点；在控制主轴沿X坐标轴的负方向做直线运动的过程中，控制第二激光发射器启动以向第二激光接收器发射激光，其中，第二激光发射器为设置于Y坐标轴方向上的激光发射器，第二激光接收器为设置于Y坐标轴方向上的激光接收器；当第二激光接收器的信号接收状态符合预定条件时，控制主轴停止沿X坐标轴的负方向直线运动，并记录X坐标轴的坐标信息一；基于坐标信息一确定数控机床X坐标轴方向上的换刀点。

需要说明的是，由于，在本发明实施例中，第二激光接收器未接收到第二激光发射器的信号时状态为0；成功接收到信号时状态为1。因此，在上述可选的实施例中的预定条件可以设定为第二激光接收器的信号接收状态为1→0→1，即，第二激光接收器接收到激光的状态有接收到第二激光发射器发射的激光到接收不到第二激光发射器发射的激光，再到第二激光接收器接收到第二激光发射器发射的激光。

图2是根据本发明实施例的数控机床的换刀点设定方法的宏程序设计的流程图，如图2所示，上述可选的实施例中的信息一可以是宏变量，在用户参数中指定M150代码调用用户宏程序(这里也可指定其他M代码调用)，这样在执行M150代码时，可自动调用用户宏程序。此处宏程序中换刀点寻找的路径可根据不同的机床进行路径规划。具体地，可分别将XYZ负限位分别复制给#1、#2以及#3；当XYZ轴归零时，#1191＝1(开启激光)，主轴定向，控制机械臂移动至主轴侧；首先，X轴沿负方向运动，判断#1191是否为2，若是，则确认X位置1(即，#10＝X位置值)，同时判断#1190是否为4，若是，则确认X位置2(即，#11＝X位置值)；再计算X方向换刀位置(#12＝(#11-#10)/2+#10)，接着X方向换刀点写入(#50＝#12，关闭Y方向激光(#1191＝3)，至此是搜索X坐标轴方向上的换刀点的流程。接着是搜索Y坐标轴方向上的换刀点，具体地，控制主轴沿Y坐标轴负方向运动，判断#1190是否为8，若是，则确认X位置1(即，#13＝Y位置值)，同时判断#1190是否为16，若是，则确认X位置2(即，#14＝Y位置值)；再计算Y方向换刀位置(#15＝(#14-#13)/2+#13)，接着X方向换刀点写入(#51＝#15，关闭X方向激光(#1191＝7)，至此是搜索Y坐标轴方向上的换刀点的流程。最后，搜索Z坐标轴方向上的换刀点，控制主轴沿Z坐标轴负方向运动，判断#1190是否为32，若是，则确认Z方向换刀位置(即，#16＝Y位置值)，Z方向换刀点写入(#52＝#16，至此自动设置换刀点完成。

作为一种可选的实施例，基于坐标信息一确定数控机床X坐标轴方向上的换刀点，包括：在第二激光接收器切换至关闭时，确定X坐标轴方向上的换刀点设定完成；控制X坐标轴运动到X坐标轴方向上的换刀点位置处，以进行Y坐标轴方向上换刀点搜索。

图3(a)是根据本发明实施例的机床整机的示意图，如图3(a)所示，机床整机(即，上下文中的数控机床)主要由如下部件组成：1、床身；2、立柱(龙门)；3、主轴箱；4、主轴；5、电主轴；6、刀库刀盘；7、带激光发射器刀柄；8、刀库机械手；9、工作台；10、刀库门。

图3(b)是根据本发明实施例的换刀点检测示意图一，如图3(b)所示，换刀点检测通过如下部件完成：11、Y方向激光发射器安装位置(即，第二激光发射器)；12、Y方向激光接收器安装位置(即，第二激光接收器)；13、X方向激光发射器安装位置(即，第三激光发射器)。

图3(c)是根据本发明实施例的换刀点检测示意图二，如图3(c)所示，换刀点检测还可通过以下部件完成：14、X方向激光接收器安装位置(即，第三激光接收器)；15、刀柄上激光发射器安装位置(即，第一激光发射器)；16、Z方向激光接收器(即，第一激光接收器)。

作为一种可选的实施例，激光接收器还包括：第三激光接收器，基于信号接收状态确定各个坐标轴对应方向上的换刀点，该数控机床的换刀点设定方法还包括：在X坐标轴运动到X坐标轴方向上的换刀点位置处后，控制数控机床的主轴沿Y坐标轴的负方向做直线运动以搜索Y坐标轴方向上的换刀点；在控制主轴沿Y坐标轴的负方向做直线运动的过程中，控制第三激光发射器启动以向第三激光接收器发射激光，其中，第三激光发射器为设置于X坐标轴方向上的激光发射器，第三激光接收器为设置于X坐标轴方向上的激光接收器；当第三激光接收器的信号接收状态符合预定条件时，控制主轴停止沿X坐标轴的负方向直线运动，并记录Y坐标轴的坐标信息二；基于坐标信息二确定数控机床Y坐标轴方向上的换刀点。

需要说明的是，由于在本发明实施例中，第三激光接收器未接收到第三激光发射器的信号时状态为0；成功接收到信号时状态为1。因此，在上述可选的实施例中的预定条件可以设定为第三激光接收器的信号接收状态为1→0→1，即，第三激光接收器接收到激光的状态有接收到第三激光发射器发射的激光到接收不到第三激光发射器发射的激光，再到第三激光接收器接收到第三激光发射器发射的激光。

作为一种可选的实施例，基于坐标信息二确定数控机床Y坐标轴方向上的换刀点，包括：在第三激光接收器切换至关闭时，确定Y坐标轴方向上的换刀点设定完成；控制Y坐标轴运动到Y坐标轴方向上的换刀点位置处，以进行Z坐标轴方向上换刀点搜索。

作为一种可选的实施例，基于信号接收状态确定各个坐标轴对应方向上的换刀点，包括：在Y坐标轴运动到Y坐标轴方向上的换刀点位置处后，控制数控机床的主轴沿Z坐标轴的向下方向移动以搜索Z坐标轴方向上的换刀点；在控制主轴沿Z坐标轴的向下方向移动的过程中，控制第三激光发射器启动以向第三激光接收器发射激光，控制第一激光发射器启动以向第一激光接收器发射激光；当检测到第一激光接收器接收到第一激光发射器发送的激光时，确定主轴在Z坐标轴方向上的坐标信息三；基于坐标信息三确定数控机床Z坐标轴方向上的换刀点。

作为一种可选的实施例，该数控机床的换刀点设定方法还包括：在确定Z坐标轴方向上换刀点搜索到后，控制主轴沿Z坐标轴的反向运动到Z坐标轴的换刀点处。

下面结合附图对本发明一种优选的实施例进行说明。

图4是根据本发明实施例的自动设定换刀点控制方法的流程图，如图4所示，以直线伺服驱动的高精密三轴立式加工中心LM540D数控机床为例，具体实施步骤如下：

首先在控制面板里找到K参数，将其K0.0＝1开启自动设定换刀点权限(也可以采用其他K参数)，在MDI模式或者自动模式下执行自动设定换刀点M代码(M150，这里我们采用M150，这个代码可修改)。XYZ三轴运动至零点位置，主轴定向(使刀柄转到我们特定的方向，目的是使刀柄上发射的激光可以被Z方向激光接收器接收到)开启，刀臂移动至主轴侧(刀臂移动至主轴侧取刀位置)，使主轴沿X负方向做直线运动寻找X方向换刀点，当Y轴激光接收器由1→0→1时，X方向换刀点就已经找到，当Y方向激光关闭，代表X方向换刀点设置完成，X轴将运动到X方向换刀点位置；进行Y方向换刀点寻找。主轴沿Y负方向做直线运动寻找Y方向换刀点，当X轴激光接收器由1→0→1时，Y方向换刀点就已经找到，当X方向激光关闭，代表Y方向换刀点设置完成，Y轴将运动到Y方向安全位置，进行Z方向换刀点的搜索。主轴沿Z轴方向向下移动，当Z轴激光接收器变为1时，说明Z方向换刀点就已经找到，Z轴将反向运动到Z轴换刀点位置，代表Z方向换刀点设置完毕(Z轴的激光发射器是内置在刀柄上的，采用在刀柄上安装电池供电，不受机床电气柜控制，Z轴的激光发射器不会关闭)。主轴将沿Y方向运动至换刀点，此时三轴的位置即是换刀点位置。主轴将移动至安全位置，刀臂退回，换刀点自动设置完毕。

图5是根据本发明实施例的数控机床的换刀点设定方法的电气原理图，如图5所示，为达到本专利的需求，采用如图5的电气原理图设计。当I/O口Y0.0＝1时，Y方向激光发射器得电，Y方向激光开启；当I/O口Y0.1＝1时，X方向激光发射器得电，X方向激光发射器开启。当Y方向激光接收器接收到激光时，X0.0＝1，否则X0.0＝0；当X方向激光接收器接收到激光时，X0.1＝1，否则X0.1＝0；当Z方向激光接收器接收到激光时，X0.2＝1，否则X0.2＝0。

图6是根据本发明实施例的数控机床的换刀点设定方法的PLC控制流程图，如图6所示，当执行自动设定换刀点M代码(M150)，在用户宏程序中#1191＝1时，开启X、Y方向的激光(Y0.0＝1、Y0.1＝1)。当轴沿X方向运动过程中X0.0由1→0→1，当检测到X0.0由1→0的下降沿时，通过用户输入功能指令将宏变量#1190＝2在宏程序中去获取刀柄刚触碰到激光时的位置，记为X位置1；当检测到X0.0由0→1的上升沿时，通过用户输入功能指令将宏变量#1190＝4在宏程序中去获取刀柄运动出激光时的位置，记为X位置2。当轴沿Y方向运动过程中X0.1由1→0→1，当检测到X0.1由1→0的下降沿时，通过用户输入功能指令将宏变量#1190＝8在宏程序中去获取刀柄刚触碰到激光时的位置，记为Y位置1；当检测到X0.1由0→1的上升沿时，通过用户输入功能指令将宏变量#1190＝16在宏程序中去获取刀柄运动出激光时的位置，记为Y位置2。当轴沿Z方向向下运动过程中X0.3＝1时，通过用户输入功能指令将宏变量#1190＝32在宏程序中去获取刀柄被抓到位置正对机械手抓刀位置时的Z方向换刀位置。当检测到#1191＝3时，Y1.1＝1、Y1.0＝1，Y0.0＝0关闭Y方向激光；当检测到#1191＝7时，Y1.2＝0、Y1.1＝1、Y1.0＝1，Y0.0＝0关闭X方向激光。

综上所述，本发明实施例提供的数控机床的换刀点设定方法，在机床Z轴绝对安全位置略低的X、Y方向位置分别设立一对激光发射器与激光接收器，使激光横跨整个工作台，设置一个带有激光发射器的换刀点设置专用刀柄，在换刀的机械手夹持位置设置一个激光接收器，通过PLC编程、路径规划、宏程序编写及硬件电路的设计，可使机床准确的找到换刀位置，并设置换刀点。在机床的换刀点丢失的情况下，只需要执行一个M代码即可自动找回换刀点，操作简单方便，非专业的调试人员也可进行换刀点的原点复位，避免了因换刀点丢失所造成的掉刀、撞刀、飞刀等一系列危险的情况。同时因为操作简单方便，现场的操作人员即可原点复位，避免了设备停机，减少了机床维修调试的时间，有效保障机床设备的加工效率。此发明专利可帮助检修工作者或现场工作人员精确快速地找到换刀位置，避免机床发生危险的情况，从而提高机床的安全性能、节约调试维修时间、快速恢复生产、延长机床使用寿命等目的。

实施例2

根据本发明实施例的另外一个方面，还提供了一种数控机床的换刀点设定装置，图7是根据本发明实施例的数控机床的换刀点设定装置的示意图，如图7所示，该数控机床的换刀点设定装置包括：第一控制模块71、第二控制模块73、获取模块75以及确定模块77。下面对该验证装置进行说明。

第一控制模块71，用于响应换刀点自动设定请求，控制数控机床对应的坐标系中各个坐标轴运动至零点位置，其中，换刀点自动设定请求用于请求对数控机床进行换刀点设定。

第二控制模块73，用于在搜索各个坐标轴方向上的换刀点前，控制各个坐标轴相对于零点位置移动。

获取模块75，用于在控制各个坐标轴相对于零点位置移动的过程中，获取激光接收器的信号接收状态。

确定模块77，用于基于信号接收状态确定各个坐标轴对应方向上的换刀点。

此处需要说明的是，上述第一控制模块71、第二控制模块73、获取模块75以及确定模块77对应于实施例1中的步骤S102至S108，上述模块与对应的步骤所实现的实例和应用场景相同，但不限于上述实施例1所公开的内容。需要说明的是，上述模块作为装置的一部分可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。

由上可知，在本发明实施例中，首先利用第一控制模块响应换刀点自动设定请求，控制数控机床对应的坐标系中各个坐标轴运动至零点位置，其中，换刀点自动设定请求用于请求对数控机床进行换刀点设定；接着利用第二控制模块在搜索各个坐标轴方向上的换刀点前，控制各个坐标轴相对于零点位置移动；接着获取模块在控制各个坐标轴相对于零点位置移动的过程中，获取激光接收器的信号接收状态；最后确定模块基于信号接收状态确定各个坐标轴对应方向上的换刀点。通过本发明实施例提供的数控机床的换刀点设定装置，达到了通过控制机床主轴沿各个坐标轴上移动并借助激光接收器信号状态来确定各个坐标轴对应方向上的换刀点的目的，从而实现了提升机床设备的加工效率的技术效果，进而解决了针对现有技术中数控机床因为机械位置丢失或刀库损坏维修后导致机床的换刀点发生变化后不能及时调试并更新换刀点的技术问题。

可选地，该数控机床的换刀点设定装置还包括：搜索单元，用于在数控机床的控制面板中搜索K参数；响应单元，用于在K参数为预设值时，响应于换刀点自动设定请求。

可选地，激光接收器包括：第一激光接收器，各个坐标轴分别为：X坐标轴、Y坐标轴以及Z坐标轴，该数控机床的换刀点设定装置还包括：定向单元，用于在各个坐标轴相对于零点位置移动时，对数控机床的主轴进行定向，以使第一激光发射器发射的激光能够被第一激光接收器接收，其中，第一激光发射器为设置于数控机床的刀柄上激光发射器，第一激光接收器为设置于Z坐标轴方向上的激光接收器。

可选地，激光接收器还包括：第二激光接收器，基于信号接收状态确定各个坐标轴对应方向上的换刀点，该数控机床的换刀点设定装置还包括：第一控制单元，用于控制数控机床的刀臂移动至数控机床的主轴侧的取刀位置，并控制主轴沿X坐标轴的负方向做直线运动以搜索X坐标轴方向上的换刀点；第二控制单元，用于在控制主轴沿X坐标轴的负方向做直线运动的过程中，控制第二激光发射器启动以向第二激光接收器发射激光，其中，第二激光发射器为设置于Y坐标轴方向上的激光发射器，第二激光接收器为设置于Y坐标轴方向上的激光接收器；第三控制单元，用于当第二激光接收器的信号接收状态符合预定条件时，控制主轴停止沿X坐标轴的负方向直线运动，并记录X坐标轴的坐标信息一；第一确定单元，用于基于坐标信息一确定数控机床X坐标轴方向上的换刀点。

可选地，该数控机床的换刀点设定装置还包括：第一确定子单元，用于在第二激光接收器切换至关闭时，确定X坐标轴方向上的换刀点设定完成；第一控制子单元，用于控制X坐标轴运动到X坐标轴方向上的换刀点位置处，以进行Y坐标轴方向上换刀点搜索。

可选地，激光接收器还包括：第三激光接收器，基于信号接收状态确定各个坐标轴对应方向上的换刀点，该数控机床的换刀点设定方法还包括：第四控制单元，用于在X坐标轴运动到X坐标轴方向上的换刀点位置处后，控制数控机床的主轴沿Y坐标轴的负方向做直线运动以搜索Y坐标轴方向上的换刀点；第五控制单元，用于在控制主轴沿Y坐标轴的负方向做直线运动的过程中，控制第三激光发射器启动以向第三激光接收器发射激光，其中，第三激光发射器为设置于X坐标轴方向上的激光发射器，第三激光接收器为设置于X坐标轴方向上的激光接收器；第六控制单元，用于当第三激光接收器的信号接收状态符合预定条件时，控制主轴停止沿X坐标轴的负方向直线运动，并记录Y坐标轴的坐标信息二；第二确定单元，用于基于坐标信息二确定数控机床Y坐标轴方向上的换刀点。

可选地，该数控机床的换刀点设定装置还包括：第二确定子单元，用于在第三激光接收器切换至关闭时，确定Y坐标轴方向上的换刀点设定完成；第二控制子单元，用于控制Y坐标轴运动到Y坐标轴方向上的换刀点位置处，以进行Z坐标轴方向上换刀点搜索。

可选地，基于信号接收状态确定各个坐标轴对应方向上的换刀点，包括：第七控制单元，用于在Y坐标轴运动到Y坐标轴方向上的换刀点位置处后，控制数控机床的主轴沿Z坐标轴的向下方向移动以搜索Z坐标轴方向上的换刀点；第八控制单元，用于在控制主轴沿Z坐标轴的向下方向移动的过程中，控制第三激光发射器启动以向第三激光接收器发射激光，控制第一激光发射器启动以向第一激光接收器发射激光；第三确定单元，用于当检测到第一激光接收器接收到第一激光发射器发送的激光时，确定主轴在Z坐标轴方向上的坐标信息三；第四确定单元，用于基于坐标信息三确定数控机床Z坐标轴方向上的换刀点。

可选地，数控机床的换刀点设定装置还包括：第九控制单元，用于在确定Z坐标轴方向上换刀点搜索到后，控制主轴沿Z坐标轴的反向运动到Z坐标轴的换刀点处。

实施例3

根据本发明实施例的另外一个方面，还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在计算机程序被处理器运行时控制计算机可读存储介质所在设备执行上述中任一项的数控机床的换刀点设定方法。

实施例4

根据本发明实施例的另外一个方面，还提供了一种处理器，处理器用于运行计算机程序，其中，计算机程序运行时执行上述中任一项的数控机床的换刀点设定方法。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种数控机床的换刀点设定方法，其特征在于，包括：

响应换刀点自动设定请求，控制数控机床对应的坐标系中各个坐标轴运动至零点位置，其中，所述换刀点自动设定请求用于请求对所述数控机床进行换刀点设定；

在搜索所述各个坐标轴方向上的换刀点前，控制所述各个坐标轴相对于所述零点位置移动；

在控制所述各个坐标轴相对于所述零点位置移动的过程中，获取激光接收器的信号接收状态；

基于所述信号接收状态确定所述各个坐标轴对应方向上的换刀点；

其中，所述激光接收器包括：第一激光接收器，所述各个坐标轴分别为：X坐标轴、Y坐标轴以及Z坐标轴，所述方法还包括：

在所述各个坐标轴相对于所述零点位置移动时，对所述数控机床的主轴进行定向，以使第一激光发射器发射的激光能够被第一激光接收器接收，其中，所述第一激光发射器为设置于所述数控机床的刀柄上激光发射器，所述第一激光接收器为设置于所述Z坐标轴方向上的激光接收器；

所述激光接收器还包括：第二激光接收器，基于所述信号接收状态确定所述各个坐标轴对应方向上的换刀点，包括：

控制所述数控机床的刀臂移动至所述数控机床的主轴侧的取刀位置，并控制所述主轴沿所述X坐标轴的负方向做直线运动以搜索所述X坐标轴方向上的换刀点；

在控制所述主轴沿所述X坐标轴的负方向做直线运动的过程中，控制第二激光发射器启动以向所述第二激光接收器发射激光，其中，所述第二激光发射器为设置于所述Y坐标轴方向上的激光发射器，所述第二激光接收器为设置于所述Y坐标轴方向上的激光接收器；

当所述第二激光接收器的信号接收状态符合预定条件时，控制所述主轴停止沿所述X坐标轴的负方向直线运动，并记录所述X坐标轴的坐标信息一；

基于所述坐标信息一确定所述数控机床X坐标轴方向上的换刀点。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，响应换刀点自动设定请求，包括：

在所述数控机床的控制面板中搜索K参数；

在所述K参数为预设值时，响应于所述换刀点自动设定请求。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述坐标信息一确定所述数控机床X坐标轴方向上的换刀点，包括：

在所述第二激光接收器切换至关闭时，确定所述X坐标轴方向上的换刀点设定完成；

控制所述X坐标轴运动到所述X坐标轴方向上的换刀点位置处，以进行所述Y坐标轴方向上换刀点搜索。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述激光接收器还包括：第三激光接收器，基于所述信号接收状态确定所述各个坐标轴对应方向上的换刀点，包括：

在所述X坐标轴运动到所述X坐标轴方向上的换刀点位置处后，控制所述数控机床的主轴沿所述Y坐标轴的负方向做直线运动以搜索所述Y坐标轴方向上的换刀点；

在控制所述主轴沿所述Y坐标轴的负方向做直线运动的过程中，控制第三激光发射器启动以向所述第三激光接收器发射激光，其中，所述第三激光发射器为设置于所述X坐标轴方向上的激光发射器，所述第三激光接收器为设置于所述X坐标轴方向上的激光接收器；

当所述第三激光接收器的信号接收状态符合预定条件时，控制所述主轴停止沿所述X坐标轴的负方向直线运动，并记录所述Y坐标轴的坐标信息二；

基于所述坐标信息二确定所述数控机床Y坐标轴方向上的换刀点。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，基于所述坐标信息二确定所述数控机床Y坐标轴方向上的换刀点，包括：

在所述第三激光接收器切换至关闭时，确定所述Y坐标轴方向上的换刀点设定完成；

控制所述Y坐标轴运动到所述Y坐标轴方向上的换刀点位置处，以进行所述Z坐标轴方向上换刀点搜索。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，基于所述信号接收状态确定所述各个坐标轴对应方向上的换刀点，包括：

在所述Y坐标轴运动到所述Y坐标轴方向上的换刀点位置处后，控制所述数控机床的主轴沿所述Z坐标轴的向下方向移动以搜索所述Z坐标轴方向上的换刀点；

在控制所述主轴沿所述Z坐标轴的向下方向移动的过程中，控制第三激光发射器启动以向所述第三激光接收器发射激光，控制所述第一激光发射器启动以向所述第一激光接收器发射激光；

当检测到所述第一激光接收器接收到所述第一激光发射器发送的激光时，确定所述主轴在所述Z坐标轴方向上的坐标信息三；

基于所述坐标信息三确定所述数控机床Z坐标轴方向上的换刀点。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在确定所述Z坐标轴方向上换刀点搜索到后，控制所述主轴沿所述Z坐标轴的反向运动到所述Z坐标轴的换刀点处。

8.一种数控机床的换刀点设定装置，其特征在于，包括：

第一控制模块，用于响应换刀点自动设定请求，控制数控机床对应的坐标系中各个坐标轴运动至零点位置，其中，所述换刀点自动设定请求用于请求对所述数控机床进行换刀点设定；

第二控制模块，用于在搜索所述各个坐标轴方向上的换刀点前，控制所述各个坐标轴相对于所述零点位置移动；

获取模块，用于在控制所述各个坐标轴相对于所述零点位置移动的过程中，获取激光接收器的信号接收状态；

确定模块，用于基于所述信号接收状态确定所述各个坐标轴对应方向上的换刀点；

其中，所述激光接收器包括：第一激光接收器，所述各个坐标轴分别为：X坐标轴、Y坐标轴以及Z坐标轴，所述装置还包括：定向单元，用于在所述各个坐标轴相对于所述零点位置移动时，对所述数控机床的主轴进行定向，以使第一激光发射器发射的激光能够被第一激光接收器接收，其中，所述第一激光发射器为设置于所述数控机床的刀柄上激光发射器，所述第一激光接收器为设置于所述Z坐标轴方向上的激光接收器；

其中，所述激光接收器还包括：第二激光接收器，基于所述信号接收状态确定所述各个坐标轴对应方向上的换刀点，包括：第一控制单元，用于控制所述数控机床的刀臂移动至所述数控机床的主轴侧的取刀位置，并控制所述主轴沿所述X坐标轴的负方向做直线运动以搜索所述X坐标轴方向上的换刀点；第二控制单元，用于在控制所述主轴沿所述X坐标轴的负方向做直线运动的过程中，控制第二激光发射器启动以向所述第二激光接收器发射激光，其中，所述第二激光发射器为设置于所述Y坐标轴方向上的激光发射器，所述第二激光接收器为设置于所述Y坐标轴方向上的激光接收器；第三控制单元，用于当所述第二激光接收器的信号接收状态符合预定条件时，控制所述主轴停止沿所述X坐标轴的负方向直线运动，并记录所述X坐标轴的坐标信息一；第一确定单元，用于基于所述坐标信息一确定所述数控机床X坐标轴方向上的换刀点。

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序被处理器运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行上述权利要求1至7中任一项所述的数控机床的换刀点设定方法。

10.一种处理器，其特征在于，所述处理器用于运行计算机程序，其中，所述计算机程序运行时执行上述权利要求1至7中任一项所述的数控机床的换刀点设定方法。

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