CN116243658B - 数控系统控制方法及应用 - Google Patents

数控系统控制方法及应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种数控系统控制方法及应用，所述方法包括：确定每个插补周期数控系统在第一进给倍率下的第一加工速度，以及在第二进给倍率下的第二加工速度，其中，第一进给倍率小于第二进给倍率；基于每个插补周期数控系统在第一加工速度下移动的加工位置，确定每个插补周期数控系统在第二加工速度下移动到对应加工位置的加工时间；基于加工时间，确定每个插补周期数控系统的最大进给倍率，并基于最大进给倍率及当前设定进给倍率控制数控系统。该方法实现了在高倍率下，速度变化过程不会超过预先设定的加速度和加加速度，保证机床运行更平稳，提高加工质量。

Description

数控系统控制方法及应用
技术领域
本发明是关于数控机床技术领域，特别是关于一种数控系统控制方法及应用。
背景技术
目前数控系统倍率控制方法是通过前瞻一系列加工程序，根据设定的一系列参数规划出每个插补周期的加工速度，此时的速度为100％倍率时的加工速度。在实时加工过程中，通过机床操作面板的进给倍率开关进行调整实时加工速度，通常可选的档位为0-200％。数控系统根据获取的实时加工倍率，重新调整已规划的速度。
常规的，速度调整方法是根据实时倍率值，按比例调整实际的加工速度，保证加工速度的平稳过渡。当倍率大于100％时，实际加工速度调整成倍率*加工速度。在预先规划加工速度时，会有加速度和加加速度限制，保证速度的平稳变化。在倍率大于100％的调整时，速度变化过程也同比例调整，在此过程中，加速度，加加速度也同比例增加，超过了预先设定的加速度和加加速度限制，可能导致机床抖动，影响加工质量。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种数控系统控制方法及应用，其用以解决如何在高倍率下保证速度变化过程的加速度和加加速度不超过预先设定的限制，以使速度变化过程更加平稳的技术问题。
为实现上述目的，本发明的实施例提供了一种数控系统控制方法，所述方法包括：
确定每个插补周期数控系统在第一进给倍率下的第一加工速度，以及在第二进给倍率下的第二加工速度，其中，所述第一进给倍率小于第二进给倍率；
基于所述每个插补周期数控系统在第一加工速度下移动的加工位置，确定所述每个插补周期数控系统在第二加工速度下移动到对应加工位置的加工时间；
基于所述加工时间，确定所述每个插补周期数控系统的最大进给倍率，并基于所述最大进给倍率及当前设定进给倍率控制所述数控系统。
在本发明的一个或多个实施方式中，所述确定每个插补周期数控系统在第一进给倍率下的第一加工速度，以及在第二进给倍率下的第二加工速度，具体包括：
基于预设加工参数分别构建所述数控系统在第一进给倍率下的第一加工速度曲线，以及在第二进给倍率下的第二加工速度曲线；
基于所述第一加工速度曲线确定所述每个插补周期数控系统在第一进给倍率下的第一加工速度；
基于所述第二加工速度曲线确定所述每个插补周期数控系统在第二进给倍率下的第二加工速度。
在本发明的一个或多个实施方式中，所述预设加工参数包括进给速度、进给加速度、进给加加速度、插补周期以及倍率超调使用倍率。
在本发明的一个或多个实施方式中，所述第一进给倍率为默认进给倍率100％，所述第二进给倍率为数控系统面板设定的最大进给倍率。
在本发明的一个或多个实施方式中，基于所述加工时间，确定所述每个插补周期数控系统的最大进给倍率，具体计算公式为：
其中，Ri表示第i个插补周期数控系统对应的最大进给倍率，Tseg表示插补周期，Ti表示第i个插补周期数控系统在第二加工速度下移动到对应加工位置的加工时间。
在本发明的一个或多个实施方式中，基于所述最大进给倍率及当前设定进给倍率控制所述数控系统，具体包括：
判断所述最大进给倍率是否超过当前设定进给倍率，若是，将所述当前设定进给倍率确定为所述最大进给倍率。
在本发明的一个或多个实施方式中，所述每个插补周期数控系统加工速度的调整倍率上限小于或等于所述最大进给倍率。
在本发明的另一个方面当中，还提供了一种数控系统控制装置，所述装置包括：
确定模块，用于确定每个插补周期数控系统在第一进给倍率下的第一加工速度，以及在第二进给倍率下的第二加工速度，其中，所述第一进给倍率小于第二进给倍率；
计算模块，用于基于所述每个插补周期数控系统在第一加工速度下移动的加工位置，确定所述每个插补周期数控系统在第二加工速度下移动到对应加工位置的加工时间；
控制模块，用于基于所述加工时间，确定所述每个插补周期数控系统的最大进给倍率，并基于所述最大进给倍率及当前设定进给倍率控制所述数控系统。
在本发明的另一个方面当中，还提供了一种电子设备，所述电子设备包括：
至少一个处理器；以及
存储器，所述存储器存储指令，当所述指令被所述至少一个处理器执行时，使得所述至少一个处理器执行如上所述的数控系统控制方法。
在本发明的另一个方面当中，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上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的数控系统控制方法。
与现有技术相比，根据本发明实施方式的数控系统控制方法及应用，其首先确定每个插补周期数控系统以默认进给倍率下的第一加工速度移动的加工位置，然后计算每个插补周期数控系统以面板设定最高进给倍率下的第二加工速度移动到对应加工位置的加工时间，根据加工时间计算出每个插补周期数控系统对应的最大进给倍率，在调整加工速度时，限值其调整倍率不超过对应的最大进给倍率，即实现在高倍率下，速度变化过程不会超过预先设定的加速度和加加速度，保证机床运行更平稳，提高加工质量。
附图说明
图1是根据本发明一实施方式的数控系统控制方法的流程图；
图2是根据本发明一实施方式的数控系统控制方法中在第一进给倍率和第二进给倍率下的加工速度变化曲线图；
图3是根据本发明一实施方式的数控系统控制方法中在第一进给倍率和第二进给倍率下每个插补周期数控系统移动的加工位置；
图4是根据本发明一实施方式的数控系统控制装置的结构示意图；
图5是根据本发明一实施方式的电子设备的硬件结构图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
如图1所示，介绍本发明数控系统控制方法的一实施例，在本实施例中，该方法包括如下步骤。
S101、确定每个插补周期数控系统在第一进给倍率下的第一加工速度，以及在第二进给倍率下的第二加工速度。
具体地，首先基于预设加工参数分别构建数控系统在第一进给倍率下的第一加工速度曲线，以及在第二进给倍率下的第二加工速度曲线。
本实施例中，预设加工参数可以包括进给速度、进给加速度、进给加加速度、插补周期Tseg以及倍率超调使用倍率等。
数控系统在开始运行前，首先根据编程的数控加工程序解读加工指令以及预设加工参数，然后根据解读的预设加工参数，对解读的加工指令进行速度规划，即分别规划出数控系统在第一进给倍率下的第一加工速度，以及在第二进给倍率下的第二加工速度，从而分别构建出第一加工速度曲线和第二加工速度曲线。
进一步地，本实施例中，第一进给倍率为默认进给倍率100％，第二进给倍率为数控系统面板设定的最大进给倍率R，且第二进给倍率R大于第一进给倍率100％。
在本实施例中，设数控系统面板设定的最大进给倍率R为150％，基于预设加工参数所构建的第一加工速度曲线和第二加工速度曲线如图2所示。由图2可知，数控系统在第二进给倍率下的加工速度变化快于在第一进给倍率下的加工速度变化，由此可以反映出在高进给倍率(大于100％)下数控系统速度变化过程中加速度和加加速度的变化。
基于上述得到的第一加工速度曲线和第二加工速度曲线，可以进一步确定每个插补周期数控系统在第一进给倍率下的第一加工速度，以及在第二进给倍率下的第二加工速度。
以图2为例，示出的为加工速度随时间变化的曲线。通过将第一加工速度曲线和第二加工速度曲线在时间轴上按照插补周期进行切分，即可得到对应各插补周期的第一加工速度和第二加工速度。一些实施例中，一个插补周期中的实际的第一加工速度和第二加工速度可能是非定值，此时，可以基于多种方式对实际的第一加工速度和第二加工速度进行处理，并将处理后的第一加工速度和第二加工速度作为对应插补周期的加工速度值。
例如，插补周期N中，第一加工速度的变化范围为V1～V2。示范性地，可以将V1和V2的均值作为插补周期N的第一加工速度，也可以将加工速度较大值V2或者较小值V1作为插补周期N的第一加工速度等。
S102、基于每个插补周期数控系统在第一加工速度下移动的加工位置，确定每个插补周期数控系统在第二加工速度下移动到对应加工位置的加工时间。
具体如图3所示，图3中示出了每个插补周期数控系统在第一进给倍率100％下以第一加工速度移动的加工位置P1、P2，，，Pn，以及在第二进给倍率150％下以第二加工速度移动的加工位置Q1、Q2，，，Qn的对比示意。
可以看出，每个插补周期内，以第二加工速度移动的数控系统的位移都大于以第一加工速度移动的数控系统的位移。而根据速度、时间以及位移之间的关系，可以计算出每个插补周期数控系统在第二进给倍率150％下以第二加工速度移动到对应加工位置P1的加工时间。
S103、基于加工时间，确定每个插补周期数控系统的最大进给倍率，并基于最大进给倍率及当前设定进给倍率控制数控系统。
本实施例中，最大进给倍率的计算公式为：
其中，Ri表示第i个插补周期数控系统对应的最大进给倍率，Tseg表示插补周期，Ti表示第i个插补周期数控系统在第二加工速度下移动到对应加工位置的加工时间。
进一步地，由于计算得到的最大进给倍率Ri可能会大于数控系统的当前设定进给倍率，因此，在确定每个插补周期数控系统的最大进给倍率的取值时，首先需要判断计算得到的最大进给倍率Ri是否超过当前设定进给倍率。
若计算得到的最大进给倍率Ri小于当前设定进给倍率，则计算得到的最大进给倍率Ri即为每个插补周期数控系统的最大进给倍率；若计算得到的最大进给倍率Ri大于当前设定进给倍率，则当前设定进给倍率即为每个插补周期数控系统的最大进给倍率。
最大进给倍率是每个插补周期数控系统加工速度的调整倍率的上限值，即每个插补周期数控系统加工速度的调整倍率上限应当小于或等于最大进给倍率。
在实际应用中，数控系统用于规划并控制数控机床进行实际的加工。数控系统规划出加工位置和加工速度，并控制数控机床以规划的速度运行到所规划的位置。倍率变化时，通过调整数控系统所规划的加工位置和加工速度，进而调整数控机床的实际加工速度，保证机床加工速度的平稳过渡。
参图4，介绍本发明数控系统控制装置的一实施例。在本实施例中，该数控系统控制装置包括确定模块201、计算模块202和控制模块203。
确定模块201，用于确定每个插补周期数控系统在第一进给倍率下的第一加工速度，以及在第二进给倍率下的第二加工速度，其中，第一进给倍率小于第二进给倍率；
计算模块202，用于基于每个插补周期数控系统在第一加工速度下移动的加工位置，确定每个插补周期数控系统在第二加工速度下移动到对应加工位置的加工时间；
控制模块203，用于基于加工时间，确定每个插补周期数控系统的最大进给倍率，并基于最大进给倍率及当前设定进给倍率控制数控系统。
一实施例中，确定模块201具体用于：基于预设加工参数分别构建数控系统在第一进给倍率下的第一加工速度曲线，以及在第二进给倍率下的第二加工速度曲线；基于第一加工速度曲线确定每个插补周期数控系统在第一进给倍率下的第一加工速度；基于第二加工速度曲线确定每个插补周期数控系统在第二进给倍率下的第二加工速度。
一实施例中，控制模块203具体用于：判断最大进给倍率是否超过当前设定进给倍率，若是，将当前设定进给倍率确定为最大进给倍率。
如上参照图1至图3，对根据本说明书实施例数控系统控制方法进行了描述。在以上对方法实施例的描述中所提及的细节，同样适用于本说明书实施例的数控系统控制装置。上面的数控系统控制装置可以采用硬件实现，也可以采用软件或者硬件和软件的组合来实现。
图5示出了根据本说明书的实施例的数控系统控制的电子设备30的硬件结构图。如图5所示，电子设备30可以包括至少一个处理器301、存储器302(例如非易失性存储器)、内存303和通信接口304，并且至少一个处理器301、存储器302、内存303和通信接口304经由总线305连接在一起。至少一个处理器301执行在存储器302中存储或编码的至少一个计算机可读指令。
应该理解，在存储器302中存储的计算机可执行指令当执行时使得至少一个处理器301进行本说明书的各个实施例中以上结合图1-3描述的各种操作和功能。
在本说明书的实施例中，电子设备30可以包括但不限于：个人计算机、服务器计算机、工作站、桌面型计算机、膝上型计算机、笔记本计算机、移动计算设备、智能电话、平板计算机、蜂窝电话、个人数字助理(PDA)、手持装置、消息收发设备、可佩戴计算设备、消费电子设备等等。
根据一个实施例，提供了一种比如计算机可读存储介质的程序产品。计算机可读存储介质可以具有指令(即，上述以软件形式实现的元素)，该指令当被计算机执行时，使得计算机执行本说明书的各个实施例中以上结合图1-3描述的各种操作和功能。具体地，可以提供配有可读存储介质的系统或者装置，在该可读存储介质上存储着实现上述实施例中任一实施例的功能的软件程序代码，且使该系统或者装置的计算机或处理器读出并执行存储在该可读存储介质中的指令。
根据本发明实施方式的数控系统控制方法及应用，其首先确定每个插补周期数控系统以默认进给倍率下的第一加工速度移动的加工位置，然后计算每个插补周期数控系统以面板设定最高进给倍率下的第二加工速度移动到对应加工位置的加工时间，根据加工时间计算出每个插补周期数控系统对应的最大进给倍率，在调整加工速度时，限值其调整倍率不超过对应的最大进给倍率，即实现在高倍率下，速度变化过程不会超过预先设定的加速度和加加速度，保证机床运行更平稳，提高加工质量。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (8)

1.一种数控系统控制方法，其特征在于，所述方法包括：
确定每个插补周期数控系统在第一进给倍率下的第一加工速度，以及在第二进给倍率下的第二加工速度，其中，所述第一进给倍率小于第二进给倍率；
基于所述每个插补周期数控系统在第一加工速度下移动的加工位置，确定所述每个插补周期数控系统在第二加工速度下移动到对应加工位置的加工时间；
基于所述加工时间，确定所述每个插补周期数控系统的最大进给倍率，并基于所述最大进给倍率及当前设定进给倍率控制所述数控系统；
其中，基于所述最大进给倍率及当前设定进给倍率控制所述数控系统，具体包括：判断所述最大进给倍率是否超过当前设定进给倍率，若是，将所述当前设定进给倍率确定为所述最大进给倍率；若最大进给倍率小于当前设定进给倍率，则最大进给倍率即为每个插补周期数控系统的最大进给倍率。
2.如权利要求1所述的数控系统控制方法，其特征在于，所述确定每个插补周期数控系统在第一进给倍率下的第一加工速度，以及在第二进给倍率下的第二加工速度，具体包括：
基于预设加工参数分别构建所述数控系统在第一进给倍率下的第一加工速度曲线，以及在第二进给倍率下的第二加工速度曲线；
基于所述第一加工速度曲线确定所述每个插补周期数控系统在第一进给倍率下的第一加工速度；
基于所述第二加工速度曲线确定所述每个插补周期数控系统在第二进给倍率下的第二加工速度。
3.如权利要求2所述的数控系统控制方法，其特征在于，所述预设加工参数包括进给速度、进给加速度、进给加加速度、插补周期以及倍率超调使用倍率。
4.如权利要求1所述的数控系统控制方法，其特征在于，基于所述加工时间，确定所述每个插补周期数控系统的最大进给倍率，具体计算公式为：
其中，/>表示第/>个插补周期数控系统对应的最大进给倍率，/>表示插补周期，/>表示第/>个插补周期数控系统在第二加工速度下移动到对应加工位置的加工时间。
5.如权利要求1所述的数控系统控制方法，其特征在于，所述每个插补周期数控系统加工速度的调整倍率上限小于或等于所述最大进给倍率。
6.一种数控系统控制装置，其特征在于，所述装置包括：
确定模块，用于确定每个插补周期数控系统在第一进给倍率下的第一加工速度，以及在第二进给倍率下的第二加工速度，其中，所述第一进给倍率小于第二进给倍率；
计算模块，用于基于所述每个插补周期数控系统在第一加工速度下移动的加工位置，确定所述每个插补周期数控系统在第二加工速度下移动到对应加工位置的加工时间；
控制模块，用于基于所述加工时间，确定所述每个插补周期数控系统的最大进给倍率，并基于所述最大进给倍率及当前设定进给倍率控制所述数控系统，其中，基于所述最大进给倍率及当前设定进给倍率控制所述数控系统，具体包括：判断所述最大进给倍率是否超过当前设定进给倍率，若是，将所述当前设定进给倍率确定为所述最大进给倍率；若最大进给倍率小于当前设定进给倍率，则最大进给倍率即为每个插补周期数控系统的最大进给倍率。
7. 一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
至少一个处理器；以及
存储器，所述存储器存储指令，当所述指令被所述至少一个处理器执行时，使得所述至少一个处理器执行如权利要求1至5中任一项所述的数控系统控制方法。
8.一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上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述的数控系统控制方法。
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