一种用于数控车床的触发式自动对刀方法与流程

本发明涉及机械加工自动化与数控加工控制，具体涉及一种用于数控车床的触发式自动对刀方法。

背景技术：

1、用于数控车床的触发式自动对刀是指在加工准备阶段，通过在机床上设置具有触发响应特性的检测装置或基准元件，当刀具沿既定路径运动并接触该基准位置时，系统即时产生触发信号，据此自动记录刀具在机床坐标系中的实际位置，并结合预设的工件坐标关系完成刀具偏置量的计算与写入，从而无需人工试切或目测判断即可完成刀具长度与位置的精准标定；该方式本质上利用接触触发-信号采集-位置锁定的闭环过程，将对刀行为由经验操作转化为可重复执行的自动测定过程，在保证对刀精度一致性的同时显著提升换刀效率与加工稳定性。

2、现有技术存在以下不足：

3、在现有技术中，数控车床在自动对刀进给过程中，刀具运动状态并非绝对平稳，易受到运行环境及加工节奏变化影响而产生极低频起伏变化，同时叠加难以察觉的高频细微抖动。在该动态变化过程中，刀具实际位置会在短时间内持续发生微幅波动，当触发检测发生时，系统容易在振动处于瞬时峰值阶段捕获触发信号，而该位置往往偏离真实接触位置，导致记录结果出现偏移。由于振动状态在不同时间下具有不确定性，触发位置易呈现离散分布特征，重复对刀时难以获得一致结果，进而容易引发对刀精度不稳定，严重情况下会影响后续加工尺寸的一致性及可靠性。

4、在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种用于数控车床的触发式自动对刀方法，以解决上述背景技术中的问题。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于数控车床的触发式自动对刀方法，包括以下步骤：

3、采集对刀进给过程中的连续位移变化轨迹，并同步记录触发前后各时间位置的位移起伏情况，按照时间顺序构建振动变化记录；

4、基于振动变化记录，对各时间位置的位移起伏幅度进行分段分析，识别位移起伏幅度呈逐步增强后再减弱变化趋势的连续时间区段，并标定对应的稳定过渡区间；

5、依据稳定过渡区间，对触发发生对应的时间位置进行重新选取，将触发记录由单一时间位置调整为稳定过渡区间内的中间时间位置；

6、围绕中间时间位置，对稳定过渡区间内各时间位置的位移变化进行对比处理，保留位移变化幅度低于预设阈值的时间位置并剔除位移变化幅度高于预设阈值的时间位置，形成稳定触发参考；

7、基于稳定触发参考，对后续对刀过程中的触发采集时间位置进行调整，将触发采集时间位置控制在稳定过渡区间范围内，以降低振动对触发位置的影响并提高对刀结果的一致性。

8、优选的，针对刀具在对刀进给过程中位移变化的连续记录与触发前后动态变化的统一表达，构建包含时间标识、位移数值及位移起伏情况的振动变化记录，实现对刀具运动状态的完整描述，并为后续振动变化区段识别提供数据基础，步骤如下：

9、沿既定进给路径对刀具位置进行逐点采集，将各采集时刻对应的位移值按时间顺序连续排列，形成连续位移变化轨迹；

10、围绕触发发生对应的时间位置，从连续位移变化轨迹中提取触发前后时间范围内的位移数据，对相邻时间位置进行对比得到位移变化量，构建位移起伏情况序列；

11、将位移起伏情况序列与连续位移变化轨迹进行时间位置对应，将同一时间位置的位移值与位移变化量进行组合，并按时间顺序统一编号形成复合记录；

12、对复合记录按时间顺序整理并标记触发发生对应的时间位置，对触发前时间位置、触发对应的时间位置以及触发后时间位置进行区分标识，形成振动变化记录。

13、优选的，位移变化量通过相邻时间位置对应的位移数值进行逐一对比获得，位移起伏情况序列按照时间顺序连续排列，复合记录中每一时间位置同时包含时间标识、位移数值及位移变化量，并通过触发发生对应的时间位置完成统一标记。

14、优选的，针对振动变化记录中位移起伏幅度的变化趋势识别及时间区段划分，通过分段处理与区间标定形成稳定过渡区间，包括如下步骤：

15、沿振动变化记录的时间顺序对各时间位置的位移起伏幅度进行对比，将变化方向一致的时间位置划分为连续时间片段，并记录对应的起始时间位置与结束时间位置；

16、对连续时间片段按时间顺序排列，将位移起伏幅度上升的时间片段与相邻位移起伏幅度下降的时间片段进行连接，形成连续时间区段；

17、对连续时间区段内部各时间位置的位移起伏幅度进行顺序比对，保留呈逐点增加并逐点减少变化过程的连续时间区段，形成目标时间区段；

18、将目标时间区段进行区间标识，并标记起始时间位置与结束时间位置，将区间内全部时间位置归入稳定过渡区间范围。

19、优选的，连续时间区段内部各时间位置的位移起伏幅度在时间顺序上保持单一变化方向至变化方向转换点，并由变化方向转换点划分为位移起伏幅度递增区间与位移起伏幅度递减区间，目标时间区段覆盖递增区间与递减区间的连续范围。

20、优选的，针对触发发生对应的时间位置向稳定过渡区间内部时间位置的转换处理，通过时间序列提取与中间时间位置确定，完成触发记录的重构，包括如下步骤：

21、沿振动变化记录对触发发生对应的时间位置进行定位，并与稳定过渡区间的起始时间位置及结束时间位置进行比对，提取对应区间内全部时间位置形成连续时间序列；

22、对连续时间序列进行顺序编号，并根据时间位置排列确定中间时间位置，将连续时间序列中的中间时间位置进行标识；

23、将中间时间位置对应的位移数值与位移起伏情况进行提取，并建立触发发生对应的时间位置与中间时间位置之间的对应关系，形成更新后的触发记录；

24、对连续时间序列中各时间位置与中间时间位置之间的时间间隔进行排序处理，结合稳定过渡区间的起始时间位置及结束时间位置形成时间范围表示，完成触发记录向中间时间位置的转换。

25、优选的，中间时间位置通过连续时间序列的顺序排列确定，连续时间序列中时间位置按时间顺序依次编号，并通过编号位置对应关系确定中间时间位置，同时中间时间位置与稳定过渡区间的起始时间位置及结束时间位置共同构成触发记录的时间范围表示。

26、优选的，针对稳定过渡区间内时间位置的筛选与限定处理，通过位移变化幅度对比及连续性整理形成稳定触发参考，包括如下步骤：

27、沿振动变化记录对稳定过渡区间内各时间位置的位移变化幅度进行逐点读取，并与预设阈值进行对照，形成对应的判定结果；

28、将稳定过渡区间内各时间位置按照判定结果进行分类，将位移变化幅度低于预设阈值的时间位置提取并按时间顺序排列，形成候选时间序列；

29、对候选时间序列中的时间位置进行连续性整理，将时间顺序连续的时间位置归入同一连续时间片段，并筛选包含中间时间位置的连续时间片段；

30、将连续时间片段中的全部时间位置确定为稳定触发参考，并记录对应的起始时间位置与结束时间位置，形成限定范围的稳定触发参考。

31、优选的，候选时间序列中的连续时间片段仅保留同时满足时间顺序连续且包含中间时间位置的时间位置，并对连续时间片段的起始时间位置与结束时间位置进行限定，约束稳定触发参考的时间范围。

32、优选的，针对稳定触发参考对应时间范围内触发采集时间位置的控制处理，通过时间匹配与触发记录调整实现触发时间位置的一致来源，步骤如下：

33、沿对刀进给过程建立时间记录序列，并将当前时间位置与稳定触发参考中的起始时间位置进行比对，达到起始时间位置时进入触发采集准备状态；

34、结合时间记录序列对当前时间位置与稳定触发参考中的结束时间位置进行对照，将起始时间位置与结束时间位置之间的时间范围作为触发采集时间范围；

35、沿触发采集时间范围对触发信号对应的时间位置进行记录，并将触发时间位置与稳定触发参考中的中间时间位置进行对应处理；

36、针对记录的触发时间位置进行筛选，将各触发时间位置与中间时间位置之间的时间间隔进行排序处理，选取时间间隔最小的触发时间位置作为触发采集时间位置，并与起始时间位置及结束时间位置形成关联记录。

37、在上述技术方案中，本发明提供的技术效果和优点：

38、本发明通过对对刀进给过程中的连续位移变化轨迹进行采集，并构建包含时间顺序的振动变化记录，在触发发生前后对位移起伏幅度进行连续跟踪，从而能够完整反映刀具在接近触发阶段的动态变化状态，在此基础上通过识别位移起伏幅度呈逐步增强后再减弱变化趋势的连续时间区段，将触发判定由单一时间位置扩展至稳定过渡区间范围内，使触发依据由瞬时状态转变为过程状态，有效避免触发发生在振动波动极值位置，从而提高触发位置对实际接触状态的反映准确性。

39、本发明在稳定过渡区间内进一步引入中间时间位置选取及位移变化幅度筛选机制，通过构建稳定触发参考并对触发采集时间位置进行范围约束，使后续对刀过程中触发采集始终围绕稳定过渡区间展开，同时对位移变化幅度不满足约束条件的时间位置进行剔除，从而保证触发数据来源于位移变化过程中的平稳阶段，使多次对刀过程中获取的触发时间位置保持一致来源，进而提升对刀结果的重复一致性及加工过程中的尺寸稳定性。