机床的换刀控制方法、控制系统及机床与流程

本发明涉及加工设备，尤其涉及一种机床的换刀控制方法、控制系统及机床。

背景技术：

1、传统的机床进行换刀采用plc（programmable logic controller，可编程逻辑控制器）顺序串行控制逻辑。当需要换刀时，plc首先输出刀库门开启信号，驱动门体向全开位置运动；系统持续检测刀库门到位信号，仅当刀库门体完全开启并反馈到位确认后，plc才下发刀臂运动指令，刀臂开始向刀库侧进给执行抓刀/放刀；前一动作的完成信号是下一动作的启动前提，等待时间较长（参看专利公告号为cn210189158u的专利）。

2、因此，如何提高换刀效率是亟需解决的问题。

技术实现思路

1、本发明提供一种机床的换刀控制方法、控制系统及机床，能够提高刀库的换刀效率。

2、本发明提供一种机床的换刀控制方法，所述机床包括刀库、主轴及换刀臂，所述刀库具有可开合的刀库门及位于刀库门内的换刀位，所述换刀臂用于所述刀库与所述主轴之间的换刀，所述换刀控制方法包括：

3、s10：监测所述主轴的加工状态，当所述主轴完成当前工序的加工时或完成当前工序的加工前，生成换刀指令；

4、s30：根据所述换刀指令，控制刀库门打开，并控制所述换刀臂启动换刀；

5、s50：控制所述刀库门的打开速度和/或所述换刀臂启动换刀的速度；

6、s70：当所述刀库门的开度达到预设开度且所述换刀臂运动至换刀位时，控制所述换刀臂先与所述刀库进行换刀后，再控制所述换刀臂与所述主轴进行换刀；或者，控制所述换刀臂同时与所述刀库及主轴同步换刀；

7、s90：控制所述主轴进行下一工序加工。

8、在一些可行实施方案中，所述步骤s50包括：

9、s51：当所述刀库门的打开时间需求小于或等于所述换刀臂启动换刀的时间需求时，控制所述刀库门和换刀臂均按照预设速度进行动作，所述预设速度至少包括加速阶段、匀速阶段及减速阶段。

10、在一些可行实施方案中，所述步骤s50包括：

11、s52：当所述刀库门的打开时间需求大于所述换刀臂启动换刀的时间需求时，控制所述刀库门按照预设速度进行移动，并控制所述换刀臂在所述刀库门启动后的预定时间按照预设速度启动换刀。

12、在一些可行实施方案中，所述步骤s50包括：

13、s52：当所述刀库门的打开时间需求大于所述换刀臂启动换刀的时间需求时，控制所述刀库门按照预设速度进行移动，并控制所述换刀臂在预设速度基础上降低启动换刀的速度；或，当所述刀库门的打开时间需求大于所述换刀臂启动换刀的时间需求时，控制所述换刀臂按照预设速度进行动作，并控制所述刀库门在预设速度基础上提高打开的速度。

14、在一些可行实施方案中，所述步骤s50还包括：

15、s53：在所述刀库门的打开及所述换刀臂启动换刀的过程中，实时监测所述刀库门打开的剩余时间及所述换刀臂启动换刀的剩余时间；

16、s54：根据所述刀库门打开的剩余时间与所述换刀臂启动换刀的剩余时间，控制所述换刀臂按照预设速度运动或者执行避让指令；或，

17、所述步骤s50还包括：

18、s55：在所述换刀臂启动换刀结束前的预定时刻，监测所述刀库门打开的开度；

19、s56：若所述刀库门打开的开度满足换刀条件，控制所述换刀臂按照预设速度运动；否则，控制所述换刀臂执行避让指令。

20、在一些可行实施方案中，所述刀库门打开的预设速度的函数关系如下：其中，为刀库门在时刻的速度，为移动的最大速度，t为移动的总时间，为刀库门处于启动加速阶段，为刀库门处于高速爬升阶段，为刀库门处于后段减速阶段，为刀库门处于末尾缓冲阶段；

21、

22、

23、

24、。

25、在一些可行实施方案中，所述换刀臂的预设速度的函数关系如下：其中，为换刀臂在时刻的角速度，为转动的最大角速度，t为移动的总时间，为换刀臂处于启动加速阶段，为换刀臂处于高速爬升阶段，为换刀臂处于后段减速阶段，为后段减速阶段的目标角速度，为换刀臂处于末尾缓冲阶段；

26、

27、

28、

29、

30、或

31、所述换刀臂的预设速度的函数关系如下：其中，为换刀臂在时刻的速度，为移动的最大速度，t为移动的总时间，为换刀臂处于启动加速阶段，为换刀臂处于高速爬升阶段，为换刀臂处于后段减速阶段，为换刀臂处于末尾缓冲阶段；

32、

33、

34、

35、。

36、在一些可行实施方案中，所述步骤s50还包括：

37、s57：当所述换刀臂执行避让指令后，实时监测所述刀库门打开的剩余时间；

38、s58：当所述刀库门打开的剩余时间小于所述换刀臂启动换刀的剩余时间时，根据所述换刀臂的当前速度及启动换刀的剩余时间重新确定换刀臂的速度时间函数，并控制所述换刀臂按照重新确定的速度时间函数进行动作；

39、s59：当所述刀库门打开的剩余时间大于或等于所述换刀臂启动换刀的剩余时间时，控制所述换刀臂继续执行避让指令；

40、在步骤s70后，所述机床的换刀控制方法还包括：

41、s80：在所述换刀臂换刀结束后，控制所述刀库门闭合的同时，控制所述换刀臂自刀库的换刀位复位至初始位置。

42、本发明还提供一种控制系统，存储有计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述程序指令适于处理器进行加载，以执行上述的机床的换刀控制方法中的步骤。

43、本发明第三方面提供一种机床，包括底座、安装于底座上的工作台及立柱、安装于立柱上的主轴，还包括上述的控制系统，其中所述控制系统与主轴、刀库及换刀臂均电连接。

44、上述机床的换刀控制方法、控制系统及机床，通过监测所述主轴的加工状态，当所述主轴完成当前工序的加工时或完成当前工序的加工前，生成换刀指令；根据所述换刀指令，控制刀库门打开，并控制所述换刀臂启动换刀；控制所述刀库门的打开速度和/或所述换刀臂启动换刀的速度；当所述刀库门的开度达到预设开度且所述换刀臂运动至换刀位时，控制所述换刀臂先与所述刀库进行换刀后，再控制所述换刀臂与所述主轴进行换刀；或者，控制所述换刀臂同时与所述刀库及主轴同步换刀；控制所述主轴进行下一工序加工，通过换刀指令实现控制刀库门打开的同时，还能控制所述换刀臂启动换刀，换刀臂不需要等待刀库门完全打开后才开始移动，减少了换刀臂的等待时间，提高了换刀效率。

1.一种机床的换刀控制方法，所述机床包括刀库、主轴及换刀臂，所述刀库具有可开合的刀库门及位于刀库门内的换刀位，所述换刀臂用于所述刀库与所述主轴之间的换刀，其特征在于，所述换刀控制方法包括：

2.如权利要求1所述的换刀控制方法，其特征在于，所述步骤s50包括：

3.如权利要求1所述的换刀控制方法，其特征在于，所述步骤s50包括：

4.如权利要求1所述的换刀控制方法，其特征在于，所述步骤s50包括：

5.如权利要求1-4任一项所述的换刀控制方法，其特征在于，所述步骤s50还包括：

6.如权利要求2-4任一项所述的换刀控制方法，其特征在于，所述刀库门打开的预设速度的函数关系如下：其中，为刀库门在时刻的速度，为移动的最大速度，t为移动的总时间，为刀库门处于启动加速阶段，为刀库门处于高速爬升阶段，为刀库门处于后段减速阶段，为刀库门处于末尾缓冲阶段；

7.如权利要求2-4任一项所述的换刀控制方法，其特征在于，所述换刀臂的预设速度的函数关系如下：其中，为换刀臂在时刻的角速度，为转动的最大角速度，t为移动的总时间，为换刀臂处于启动加速阶段，为换刀臂处于高速爬升阶段，为换刀臂处于后段减速阶段，为后段减速阶段的目标角速度，为换刀臂处于末尾缓冲阶段；

8.如权利要求5所述的换刀控制方法，其特征在于，所述步骤s50还包括：

9.一种控制系统，其特征在于，存储有计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述程序指令适于处理器进行加载，以执行如权利要求1至8中任一项所述的机床的换刀控制方法中的步骤。

10.一种机床，包括底座、安装于底座上的工作台及立柱、安装于立柱上的主轴，其特征在于，还包括如权利要求9所述的控制系统，其中所述控制系统与主轴、刀库及换刀臂均电连接。