专利名称：一种数控机床任意位置回参考点的方法
技术领域：
本发明涉及一种数控机床任意位置回参考点的方法。
背景技术：
数控机床的回参考点是保障加工精度和安全的重要手段。通常数控机床的回参考点方法如下在回参考点的方向上设置一个回参考点挡块，通过快速寻找挡块的回零开关信号，再反向减速离开挡块，然后再慢速接近挡块，寻找电机的Z脉冲来确定该方向的零点位置。这种方法主要存在如下缺点一是在回参考点前，应确保回零轴位于参考点的“回参考点方向”相反侧，如X轴的回参考点方向为负，则回参考点前，应保证X轴当前位置在参考点的正向侧，否则应手动移动该轴直到满足此条件，这样影响了回参考点的效率和安全性；二是有些大型机床不方便手动移动机床位置，此时只有就近回参考点，建立相应的机床坐标系，如只有一个回参考点挡块，当距离挡块较远时，就不能进行回参考点操作。这对保证正常加工是很不利的。
为解决上述问题，一般有两种解决方案。一是数控机床的电机采用绝对式编码器，但是由于绝对式编码器应用不广泛，且使用成本较高，而且目前很多数控系统都不支持绝对式编码器，使之应用很困难；二是根据数控机床的回参考点位置调整挡块的位置，这将使操作复杂，且没有一般性，其应用也不是很方便。
发明内容
本发明的目的在于提供一种成本低、效率高、具有普遍应用的数控机床任意位置回参考点的方法。
为实现上述目的，本发明通过以下的技术措施来实现本发明方法通过在机床丝杠沿回参考点的轴方向上至少安装不同长度的两个挡块，挡块呈间隔分布在机床有效行程范围内，预存每个挡块长度、各相邻挡块之间的间隔和第一个挡块与机床起始零点的距离；回零时，获取回零开关信号的变化来确定具体的回参考点挡块，根据挡块长度、Z脉冲的位置和挡块间隔在机床任意位置分析建立数控机床的零点位置。这样数控机床回参考点时可不受回零方向和位置的限定，在该丝杠的任意位置都可由最靠近的挡块迅速找到机床零点位置。
所述确定具体的回参考点挡块的过程为在回零过程中，分别记录回零开关撞到某个挡块时的位置和脱离该挡块时的位置，得出两次的位置差值，并和各个挡块的长度进行比较，与该差值最接近的挡块为该次回零过程中具体的回参考点挡块。
所述挡块的具体数量可根据机床的回零轴长度确定。
本发明与现有技术比较具有以下优点1、本项发明的应用对象是开放式数控系统，其测量、运算、决策均与数控系统本身的正常加工操作无关，只需要了解数控系统开放式接口的若干约定即可，具有适用范围广的特点；2、本项发明所采用的是直接测量挡块长度的方式，摒弃绝对式编码器中直接使用价格昂贵的测量装置的方式，具有价格低廉的特点，新增加的成本仅为挡块的成本，可作为开放式数控系统(机床)的一个附件，安装使用方便、成本低廉；3、本发明可实现数控机床任意位置回参考点，即机床可在任意位置，利用不同长度的挡块，获取回参考点的信号和位置，实现机床回参考点的目的，从而大幅度提高回参考点效率和可靠性，数控机床采用该方法可不受任何操作限制，能够任意位置回参考点建立机床坐标系，使数控机床具备“随机应变”的能力。
图1为实现本发明方法系统的构成原理示意图；图2为本发明方法中控制软件流程框图；图3为回参考点的原理示意图。
具体实施例方式
如图1、图3所示，在机床丝杠沿回参考点的轴方向上安装不同长度的挡块，挡块作为判别机床零点位置的标记，挡块的长度作为区分那个回零挡块依据。另外安装一个回零开关，回零开关相当于一个位置传感器，回零开关可为控制系统提供记录位置的信号，控制系统根据回零开关的动作记录相应的位置，并进行数据处理和改变不同的控制策略。
在回参考点的轴方向上按间隔值Pn安装好挡块，间隔值Pn可以相等，也可以不相等，没有具体要求。第一个挡块起点和最后一个挡块终点之间的距离S1就是机床的有效位移，第一个挡块终点和最后一个挡块起点之间的距离S2就是机床的有效回参考点范围，第二个挡块与倒数第二个挡块之间的挡块是机床的有效回参考点挡块(包括第二个挡块与倒数第二个挡块)。各挡块的长度为L1～Ln不等，按每个挡块不相等的长度值来编挡块的序号，挡块长度的下限应大于15mm，上限没有具体要求，挡块的具体数量可根据机床的回零轴长度确定，回零轴长时可多设定几个挡块，回零轴短时可少设定几个挡块，只要分布在机床有效行程范围内即可。确定机床零点位置H(表达式中的H)，并测得第一个挡块与机床起始零点H0的距离S。将上述各个挡块长度值Ln、间隔值Pn、第一个挡块与机床起始零点的距离S预存，当机床进行回零操作，回零过程中回零开关撞到某个挡块后，记录此时位置，并继续前进；当脱离该挡块时，再记录此时位置，计算出两次的位置差值，并和有效回参考点范围内挡块的长度L2～Ln-1进行比较，该差值最接近那个Ln值，就可确定是几号挡块为该次回零过程中的参考点挡块。与此同时继续前进一段距离后再反向慢速接近上述确定的几号挡块，当撞到该挡块后，通过找到第一个电机Z脉冲后停下，并记录此时位置Hn。此时，通过下列表达式可确定机床的零点位置H当机床有效行程方向是正方向时H=Hn+Σi=1nLi+Σi=1n-1Pi-S---(n≥2)]]>当机床有效行程方向是负方向时H=Hn-Σi=1nLi-Σi=1n-1Pi+S---(n≥2)]]>如图2所示，上述处理过程可通过控制软件实现自动分析建立数控机床的零点位置，控制软件包括数据设置模块、数据采集、数据分析模块、控制模块。数据设置模块主要用于录入预存挡块长度、挡块间隔数据和第一个挡块与机床起始零点的距离，为数据分析提供数据支持；数据采集模块主要是获取回零开关信号的变化，类似于传感器的数据采集，为记录数据和改变控制策略提供控制基准。数据分析模块主要是根据采集的数据进行按上述表达式计算、分析，给出控制结果。控制模块主要是根据数据分析的结果，改变和实施相应的控制策略。
权利要求
1.一种数控机床任意位置回参考点的方法，其特征在于通过在机床丝杠沿回参考点的轴方向上至少安装不同长度的两个挡块，挡块呈间隔分布在机床有效行程范围内，并预存每个挡块长度、各相邻挡块之间的间隔和第一个挡块与机床起始零点的距离；回零时，获取回零开关信号的变化来确定具体的回参考点挡块，根据挡块长度、电机Z脉冲的位置和挡块间隔在机床任意位置分析建立数控机床的零点位置。
2.根据权利要求1所述的数控机床任意位置回参考点的方法，其特征在于所述确定具体的回参考点挡块的过程为在回零过程中，分别记录回零开关撞到某个挡块时的位置和脱离该挡块时的位置，得出两次的位置差值，并和各个挡块的长度进行比较，与该差值最接近的挡块为该次回零过程中具体的回参考点挡块。
3.根据权利要求1所述的数控机床任意位置回参考点的方法，其特征在于所述挡块的具体数量可根据机床的回零轴长度确定。
全文摘要
本发明公开了一种用于数控机床任意位置回参考点的方法，通过不同长度的挡块间隔安装在沿机床丝杠的方向上，并预存挡块长度和间隔；回零时，可根据挡块长度、电机Z脉冲的位置和挡块间隔在机床任意位置自动建立数控机床的零点位置。这样数控机床回参考点时可不受回零方向和位置的限定，在该丝杠的任意位置都可由最靠近的挡块迅速找到机床零点位置；该方法提高了回零的效率和可靠性，适用于车、铣、加工中心、车铣复合等所有数控机床，特别适合于大型、有特殊要求不便用传统方法回参考点的数控机床。
文档编号B23Q15/00GK1731304SQ20051003693
公开日2006年2月8日 申请日期2005年9月1日 优先权日2005年9月1日
发明者梁志锋, 朱志红, 向华, 徐旋波 申请人:广东省机械研究所