[發明專利]一種安全防撞的數控加工中心換刀控制方法

有效

• 申請號: 201310422956.6
• 申請日: 2013-09-17
• 公開（公告）號: CN103481099A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 魏峰;李宏忠;王晚
• 申請（專利權）人: 寧波海天精工股份有限公司
• 主分類號: B23Q3/155
• 分類號: B23Q3/155
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理事務所(普通合伙) 33226
• 代理人: 謝瀟

技術領域

本發明涉及一種數控加工中心的控制方法，尤其是涉及一種安全防撞的數控加工中心換刀控制方法。

背景技術

近些年，隨著數控加工中心的不斷發展，越來越多的復合型設備在加工中心得到運用。刀庫是傳統機床和數控加工中心的重要區別標志，作為最普遍的配置在數控加工中心上得到使用。刀庫，是加工中心儲存刀具的設備，按結構主要分為盤式、鏈式、矩陣式等。刀庫是加工中心運行過程中使用最為頻繁的設備之一。配置刀庫的加工中心，可快速有效地更換主軸上的刀具，免除了人工手動換刀的步驟，能夠極大提升加工中心的自動化程度。因此，刀庫在高端加工中心中已成為常見的配置設備，也是操作者經常使用的對象，它在數控機床使用中的重要性不言而喻。正是因為高頻率地使用刀庫，造成刀庫結構件、液壓管路、閥組等的老化磨損，遺留了不少安全隱患。采用傳統的方法進行換刀，特別是在使用存在安全隱患的刀庫時，易發生刀具與刀具或刀具與換刀機構等的碰撞，造成刀具、刀庫機械手、甚至是加工中心本身的損壞，更嚴重的造成人身安全事故。因此，開發安全有效的換刀控制方法就顯得非常重要，以提高換刀動作的安全性，更好地保護操作者和加工中心，避免損失。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：針對現有技術的不足，提供一種能夠有效保障換刀動作安全進行的安全防撞的數控加工中心換刀控制方法，采用該方法后，數控加工中心換刀動作的可控性增強，換刀故障率大幅降低，有利于提高數控加工中心的加工效率和使用壽命。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：一種安全防撞的數控加工中心換刀控制方法，包括以下步驟：

1）首先在刀庫上靠近換刀點的位置安裝接近開關，并設定對X軸進行安全換刀的安全上限扭矩Mx和對Z軸進行安全換刀的安全上限扭矩Mz；

2）確定待換刀的目標刀套及其位置；

3）將機床開機，然后使X軸和Z軸返回至參考點，再完成刀庫回零動作，并使機床處于正常工作狀態，之后通過刀庫上安裝的接近開關對主軸上是否有刀具進行確認，若接近開關發出信號，說明主軸上有刀具，則應先中止換刀動作，將刀盤轉動到該刀具相對應的刀套位置，然后人工排除故障進行手動還刀，再進行下步步驟；若接近開關沒有發出信號，說明主軸上沒有刀具，則直接進行下步步驟；

4）發出換刀指令，使X軸和Z軸移動至換刀等待點，并使主軸松開；轉動刀盤，當刀盤轉動到目標刀套位置后使其停止轉動，然后將X軸和Z軸以10~50%的鉗制倍率從換刀等待點移動至換刀點位置，移動過程中對X軸和Z軸的換刀扭矩進行實時監控，若X軸的換刀扭矩超過其安全上限扭矩Mx或Z軸的換刀扭矩超過其安全上限扭矩Mz，則機床發出報警，此時應先停止換刀動作，將X軸和Z軸從換刀區域手動移出，排除故障后重新發出換刀指令并重復本步驟的其它操作，直至X軸的換刀扭矩小于其安全上限扭矩Mx，同時Z軸的換刀扭矩小于其安全上限扭矩Mz后，再進行下步步驟；若X軸的換刀扭矩小于其安全上限扭矩Mx，同時Z軸的換刀扭矩小于其安全上限扭矩Mz，則直接進行下步步驟；?

5）使主軸夾緊，將X軸和Z軸以10~50%的鉗制倍率移動并返回至換刀等待點，移動過程中對X軸和Z軸的換刀扭矩進行實時監控，若X軸的換刀扭矩超過其安全上限扭矩Mx或Z軸的換刀扭矩超過其安全上限扭矩Mz，則機床發出報警，此時應先停止換刀動作，將X軸和Z軸從換刀區域手動移出，排除故障后重新發出換刀指令并重復步驟4）和本步驟中的其它操作，直至X軸的換刀扭矩小于其安全上限扭矩Mx，同時Z軸的換刀扭矩小于其安全上限扭矩Mz后，再進行換刀；若X軸的換刀扭矩小于其安全上限扭矩Mx，同時Z軸的換刀扭矩小于其安全上限扭矩Mz，則直接進行換刀。

與現有技術相比，本發明的優點在于：本發明安全防撞的數控加工中心換刀控制方法，在刀庫上靠近換刀點的位置安裝接近開關，如果由于人為因素或刀庫程序數據儲存錯誤等原因導致換刀前主軸刀套上仍有刀具，根據接近開關發出的報警信號，應先中止換刀動作，人工排除故障進行手動還刀，再進行下步換刀動作，即必須先還舊刀，才能換新刀，從而有效避免撞刀危險。

本發明方法對換刀過程中X軸和Z軸的移動倍率進行鉗制，這樣機床坐標軸在進入換刀區域時可自動減速，其移動倍率被設置為安全速度，使換刀時坐標軸慢速移動，從而主軸上的刀具能夠在無干涉區域運行，并且即使出現刀庫與機床發生碰撞的極端情形時，坐標軸的慢速移動也能保證對設備較小的沖擊力，將設備的損失降至最低。