本發(fā)明涉及數(shù)控機(jī)床技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)換刀方法。
背景技術(shù)：
制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，制造業(yè)的水平的高低是衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)發(fā)達(dá)程度的重要標(biāo)志，數(shù)控機(jī)床水平的高低，關(guān)系著國(guó)家制造業(yè)水平的高低。
數(shù)控機(jī)床是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動(dòng)化機(jī)床，能夠根據(jù)已編好的程序，使機(jī)床動(dòng)作并加工零件。在現(xiàn)有技術(shù)中，由于加工的材料不同或者是加工的圖形不同，經(jīng)常需要進(jìn)行換刀的動(dòng)作，使用不同的刀具來完成加工。目前圓盤刀庫換刀過程中，刀盤轉(zhuǎn)動(dòng)，刀盤號(hào)不能及時(shí)有效更新，導(dǎo)致?lián)Q刀出錯(cuò)，影響加工效率。手動(dòng)修改刀盤號(hào)或者手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)刀盤，浪費(fèi)時(shí)間，而且不適用于加工過程中的自動(dòng)換刀，顯然不是一種簡(jiǎn)捷有效的方式。
與此同時(shí)，現(xiàn)在的數(shù)控機(jī)床的x、y、z運(yùn)動(dòng)精度非常精準(zhǔn)，雖然有了高精度機(jī)床，但加工精度不一定高，這是因?yàn)榈毒叻矫娴恼`差會(huì)導(dǎo)致精度下降，如：刀具直徑誤差、刀具夾頭誤差、人為裝夾刀具誤差、主軸本身偏心誤差等。要想保證加工精度，必須消除以上這些誤差，為了使加工更加精確，在編程時(shí)需要將這些誤差參數(shù)輸入到控制系統(tǒng)進(jìn)行誤差補(bǔ)償，而這些誤差參數(shù)是通過對(duì)刀儀對(duì)刀獲得的，數(shù)控加工領(lǐng)域?qū)τ趯?duì)刀儀的需求量非常大，每年幾百億元，使得加工制造成本高，價(jià)格非常昂貴，而且在對(duì)刀過程中刀尖與對(duì)刀儀表面為線接觸，為了保證測(cè)量精度，對(duì)刀儀的表面必須保證絕對(duì)水平或垂直，這就增加了對(duì)刀儀的安裝難度，所以現(xiàn)有的感知部位為圓柱形的對(duì)刀儀的精度也不高。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的問題，提供一種數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)換刀方法。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：
一種數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)換刀方法，所述數(shù)控機(jī)床包括放置于刀庫中的刀具、用于提取該刀具的機(jī)械手及用于固定該刀具的主軸嗦嘴，所述自動(dòng)換刀方法包括以下步驟：
（1）所述數(shù)控機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)讀取加工文件，并初始化當(dāng)前刀盤刀具號(hào)；
（2）所述數(shù)控系統(tǒng)執(zhí)行加工文件，并根據(jù)加工文件生成換刀指令；
（3）所述數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)所述換刀指令換刀，具體為：
a.所述數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前刀盤號(hào)與當(dāng)前刀盤刀具號(hào)比較，確定刀盤轉(zhuǎn)動(dòng)方向和步數(shù)；
b.所述數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)所述刀盤轉(zhuǎn)動(dòng)方向和步數(shù)控制刀盤轉(zhuǎn)動(dòng)；
c.所述數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行卸刀；
d.所述機(jī)械手朝向該主軸嗦嘴運(yùn)動(dòng)，調(diào)節(jié)該主軸嗦嘴至保護(hù)高度，進(jìn)行換刀動(dòng)作；
（4）所述數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)刀具切削刃的機(jī)床坐標(biāo)及實(shí)際回轉(zhuǎn)半徑生成對(duì)刀指令；
（5）所述數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)對(duì)刀指令進(jìn)行對(duì)刀，對(duì)刀測(cè)量頭的感知部位為球形觸頭，具體為：
a.所述數(shù)控機(jī)床的加工主軸上的刀具按數(shù)控機(jī)床的加工主軸的z方向最高精度進(jìn)給，刀具相對(duì)數(shù)控機(jī)床按數(shù)控機(jī)床的x、y方向最高精度進(jìn)給，將主軸上的刀具刀尖切削刃與球形觸頭最高點(diǎn)碰撞接觸，當(dāng)獲得兩次以上相同的刀尖切削刃z坐標(biāo)的數(shù)值時(shí)，根據(jù)此時(shí)記錄的加工主軸沿z軸移動(dòng)的距離、步驟a所述對(duì)刀測(cè)量頭的球形觸頭中心在數(shù)控機(jī)床上的z坐標(biāo)和已知的加工主軸在數(shù)控機(jī)床上的z坐標(biāo)，將步驟a所述球形觸頭中心在數(shù)控機(jī)床上的z坐標(biāo)值和已知的加工主軸在數(shù)控機(jī)床上的z坐標(biāo)值相減，得到球形觸頭中心與加工主軸的相對(duì)高度，再將該相對(duì)高度減去加工主軸沿z軸移動(dòng)的距離即可得到實(shí)際加工過程中刀具的刀尖切削刃相對(duì)于加工主軸的高度，計(jì)算出刀尖切削刃在數(shù)控機(jī)床上的z坐標(biāo)；
b.將刀具相對(duì)數(shù)控機(jī)床沿?cái)?shù)控機(jī)床的x或y方向移動(dòng)，再沿?cái)?shù)控機(jī)床的加工主軸的z方向移動(dòng)至與步驟a所述球形觸頭中心的z坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的位置，旋轉(zhuǎn)刀具并將刀具相對(duì)數(shù)控機(jī)床按數(shù)控機(jī)床的x或y方向最高精度進(jìn)給，將主軸上的刀具刀尖切削刃與球形觸頭最高點(diǎn)碰撞接觸，當(dāng)獲得兩次以上相同的加工主軸中心線在數(shù)控機(jī)床上的x或y坐標(biāo)時(shí)，根據(jù)此時(shí)記錄的加工主軸中心線在數(shù)控機(jī)床上的x或y坐標(biāo)和步驟a所述球形觸頭中心在數(shù)控機(jī)床上的x或y坐標(biāo)，將加工主軸中心線在數(shù)控機(jī)床上的x或y坐標(biāo)值和步驟a所述球形觸頭中心在數(shù)控機(jī)床上的x或y坐標(biāo)值相減，再考慮球形觸頭的半徑，計(jì)算出刀尖切削刃的實(shí)際回轉(zhuǎn)半徑；
c.數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)根據(jù)步驟a獲得的刀尖切削刃在數(shù)控機(jī)床上的z坐標(biāo)和步驟d獲得的刀尖切削刃的實(shí)際回轉(zhuǎn)半徑，對(duì)數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)里的刀具參數(shù)進(jìn)行修正，確定該刀具實(shí)際加工的參數(shù)；
（6）所述數(shù)控系統(tǒng)更新當(dāng)前刀盤刀具號(hào)，并返回步驟(2)。
進(jìn)一步地，所述數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)加工文件生成換刀指令，具體為：所述數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)加工文件生成包括刀盤刀具號(hào)的換刀指令。
進(jìn)一步地，所述數(shù)控系統(tǒng)確定所述刀盤轉(zhuǎn)動(dòng)方向和步數(shù)，具體為：所述數(shù)控系統(tǒng)中的可編程邏輯控制器檢測(cè)并確定所述刀盤轉(zhuǎn)動(dòng)方向和步數(shù)。
進(jìn)一步地，所述換刀動(dòng)作的步驟包括：所述主軸嗦嘴將機(jī)械手上的刀具吸入其內(nèi)；及該機(jī)械手復(fù)位。
進(jìn)一步地，所述步驟（5）中的步驟a還包括，先將刀具按數(shù)控機(jī)床的加工主軸不同精度的z方向進(jìn)給，刀具相對(duì)數(shù)控機(jī)床按數(shù)控機(jī)床的x、y方向不同精度進(jìn)給，進(jìn)給精度逐漸縮小至最高精度。
進(jìn)一步地，所述步驟（5）中的步驟b還包括，先將刀具相對(duì)數(shù)控機(jī)床按數(shù)控機(jī)床的x或y方向不同精度進(jìn)給，進(jìn)給精度逐漸縮小至最高精度。
進(jìn)一步地，所述保護(hù)高度為主軸嗦嘴運(yùn)動(dòng)至吸取刀具且與機(jī)械手未接觸時(shí)的高度。
進(jìn)一步地，所述數(shù)控機(jī)床在該主軸嗦嘴軸向的測(cè)量誤差為0.001毫米。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的有益效果：
本發(fā)明在主軸嗦嘴取刀過程中，控制主軸嗦嘴運(yùn)動(dòng)至保護(hù)高度，起到保護(hù)主軸嗦嘴和保持主軸的精度的功能；對(duì)刀時(shí)，刀尖切削刃與對(duì)刀測(cè)量頭的球形觸頭是點(diǎn)接觸，和傳統(tǒng)的感知部位為圓柱形的對(duì)刀儀相比，不僅降低了制造成本和對(duì)刀儀的安裝要求，還提高了測(cè)量精度；本發(fā)明在數(shù)控系統(tǒng)讀取加工文件并初始化當(dāng)前刀盤刀具號(hào)后；開始執(zhí)行加工文件，在加工過程中根據(jù)加工文件生成換刀指令；數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)所述換刀指令換刀；并更新當(dāng)前刀盤刀具號(hào)，而后繼續(xù)加工。從而實(shí)現(xiàn)了一種通過實(shí)時(shí)更新記錄當(dāng)前刀具號(hào)，對(duì)于所使用的刀具的自動(dòng)替換，以此能夠在數(shù)控機(jī)床的加工過程中可以免去手動(dòng)換刀的時(shí)間，提高加工效率，減低操作錯(cuò)誤的可能性，且本發(fā)明實(shí)現(xiàn)方式簡(jiǎn)便，實(shí)現(xiàn)成本低廉，應(yīng)用范圍也較為廣泛。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
一種數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)換刀方法，所述數(shù)控機(jī)床包括放置于刀庫中的刀具、用于提取該刀具的機(jī)械手及用于固定該刀具的主軸嗦嘴，所述自動(dòng)換刀方法包括以下步驟：
（1）所述數(shù)控機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)讀取加工文件，并初始化當(dāng)前刀盤刀具號(hào)；
（2）所述數(shù)控系統(tǒng)執(zhí)行加工文件，并根據(jù)加工文件生成換刀指令；
（3）所述數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)所述換刀指令換刀，具體為：
a.所述數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前刀盤號(hào)與當(dāng)前刀盤刀具號(hào)比較，確定刀盤轉(zhuǎn)動(dòng)方向和步數(shù)；
b.所述數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)所述刀盤轉(zhuǎn)動(dòng)方向和步數(shù)控制刀盤轉(zhuǎn)動(dòng)；
c.所述數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行卸刀；
d.所述機(jī)械手朝向該主軸嗦嘴運(yùn)動(dòng)，調(diào)節(jié)該主軸嗦嘴至保護(hù)高度，進(jìn)行換刀動(dòng)作；
（4）所述數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)刀具切削刃的機(jī)床坐標(biāo)及實(shí)際回轉(zhuǎn)半徑生成對(duì)刀指令；
（5）所述數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)對(duì)刀指令進(jìn)行對(duì)刀，對(duì)刀測(cè)量頭的感知部位為球形觸頭，具體為：
a.所述數(shù)控機(jī)床的加工主軸上的刀具按數(shù)控機(jī)床的加工主軸的z方向最高精度進(jìn)給，刀具相對(duì)數(shù)控機(jī)床按數(shù)控機(jī)床的x、y方向最高精度進(jìn)給，將主軸上的刀具刀尖切削刃與球形觸頭最高點(diǎn)碰撞接觸，當(dāng)獲得兩次以上相同的刀尖切削刃z坐標(biāo)的數(shù)值時(shí)，根據(jù)此時(shí)記錄的加工主軸沿z軸移動(dòng)的距離、步驟a所述對(duì)刀測(cè)量頭的球形觸頭中心在數(shù)控機(jī)床上的z坐標(biāo)和已知的加工主軸在數(shù)控機(jī)床上的z坐標(biāo)，將步驟a所述球形觸頭中心在數(shù)控機(jī)床上的z坐標(biāo)值和已知的加工主軸在數(shù)控機(jī)床上的z坐標(biāo)值相減，得到球形觸頭中心與加工主軸的相對(duì)高度，再將該相對(duì)高度減去加工主軸沿z軸移動(dòng)的距離即可得到實(shí)際加工過程中刀具的刀尖切削刃相對(duì)于加工主軸的高度，計(jì)算出刀尖切削刃在數(shù)控機(jī)床上的z坐標(biāo)；
b.將刀具相對(duì)數(shù)控機(jī)床沿?cái)?shù)控機(jī)床的x或y方向移動(dòng)，再沿?cái)?shù)控機(jī)床的加工主軸的z方向移動(dòng)至與步驟a所述球形觸頭中心的z坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的位置，旋轉(zhuǎn)刀具并將刀具相對(duì)數(shù)控機(jī)床按數(shù)控機(jī)床的x或y方向最高精度進(jìn)給，將主軸上的刀具刀尖切削刃與球形觸頭最高點(diǎn)碰撞接觸，當(dāng)獲得兩次以上相同的加工主軸中心線在數(shù)控機(jī)床上的x或y坐標(biāo)時(shí)，根據(jù)此時(shí)記錄的加工主軸中心線在數(shù)控機(jī)床上的x或y坐標(biāo)和步驟a所述球形觸頭中心在數(shù)控機(jī)床上的x或y坐標(biāo)，將加工主軸中心線在數(shù)控機(jī)床上的x或y坐標(biāo)值和步驟a所述球形觸頭中心在數(shù)控機(jī)床上的x或y坐標(biāo)值相減，再考慮球形觸頭的半徑，計(jì)算出刀尖切削刃的實(shí)際回轉(zhuǎn)半徑；
c.數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)根據(jù)步驟a獲得的刀尖切削刃在數(shù)控機(jī)床上的z坐標(biāo)和步驟d獲得的刀尖切削刃的實(shí)際回轉(zhuǎn)半徑，對(duì)數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)里的刀具參數(shù)進(jìn)行修正，確定該刀具實(shí)際加工的參數(shù)；
（6）所述數(shù)控系統(tǒng)更新當(dāng)前刀盤刀具號(hào)，并返回步驟(2)。
所述數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)加工文件生成換刀指令，具體為：所述數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)加工文件生成包括刀盤刀具號(hào)的換刀指令。
所述數(shù)控系統(tǒng)確定所述刀盤轉(zhuǎn)動(dòng)方向和步數(shù)，具體為：所述數(shù)控系統(tǒng)中的可編程邏輯控制器檢測(cè)并確定所述刀盤轉(zhuǎn)動(dòng)方向和步數(shù)。
所述換刀動(dòng)作的步驟包括：所述主軸嗦嘴將機(jī)械手上的刀具吸入其內(nèi)；及該機(jī)械手復(fù)位。
所述步驟（5）中的步驟a還包括，先將刀具按數(shù)控機(jī)床的加工主軸不同精度的z方向進(jìn)給，刀具相對(duì)數(shù)控機(jī)床按數(shù)控機(jī)床的x、y方向不同精度進(jìn)給，進(jìn)給精度逐漸縮小至最高精度。
所述步驟（5）中的步驟b還包括，先將刀具相對(duì)數(shù)控機(jī)床按數(shù)控機(jī)床的x或y方向不同精度進(jìn)給，進(jìn)給精度逐漸縮小至最高精度。
所述保護(hù)高度為主軸嗦嘴運(yùn)動(dòng)至吸取刀具且與機(jī)械手未接觸時(shí)的高度。
所述數(shù)控機(jī)床在該主軸嗦嘴軸向的測(cè)量誤差為0.001毫米。
本發(fā)明在主軸嗦嘴取刀過程中，控制主軸嗦嘴運(yùn)動(dòng)至保護(hù)高度，起到保護(hù)主軸嗦嘴和保持主軸的精度的功能；對(duì)刀時(shí)，刀尖切削刃與對(duì)刀測(cè)量頭的球形觸頭是點(diǎn)接觸，和傳統(tǒng)的感知部位為圓柱形的對(duì)刀儀相比，不僅降低了制造成本和對(duì)刀儀的安裝要求，還提高了測(cè)量精度；本發(fā)明在數(shù)控系統(tǒng)讀取加工文件并初始化當(dāng)前刀盤刀具號(hào)后；開始執(zhí)行加工文件，在加工過程中根據(jù)加工文件生成換刀指令；數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)所述換刀指令換刀；并更新當(dāng)前刀盤刀具號(hào)，而后繼續(xù)加工。從而實(shí)現(xiàn)了一種通過實(shí)時(shí)更新記錄當(dāng)前刀具號(hào)，對(duì)于所使用的刀具的自動(dòng)替換，以此能夠在數(shù)控機(jī)床的加工過程中可以免去手動(dòng)換刀的時(shí)間，提高加工效率，減低操作錯(cuò)誤的可能性，且本發(fā)明實(shí)現(xiàn)方式簡(jiǎn)便，實(shí)現(xiàn)成本低廉，應(yīng)用范圍也較為廣泛。
以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。