本发明涉及一种伺服刀库换刀控制方法。
背景技术：
在数控机床加工过程中，为了提高机床的生产率，缩短刀具的换刀时间是有效的。为了缩短换刀时间，机床最好在结束当前工序的加工之前完成下一工序的刀具的移动。现有的刀库换刀动作都是一个步骤接着一个步骤，有些步骤到位时还需等待下一步骤结束才能开始下一动作，因此，换刀效率并不是很高。
另外，刀库所容纳的多个刀具分别用于进行不同的加工。因此，各刀具的重量是各式各样的。较重的刀具移动换刀时，移动物的动能较大，定位时产生的冲击较大。因此，刀具换刀定位时产生的冲击使当前工序的加工精度降低。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是：为了现有伺服刀库换刀速率无法再提高，换刀精度时有影响的不足，本发明提供一种伺服刀库换刀控制方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种伺服刀库换刀控制方法，用于主轴换刀，在主轴一侧设有刀臂，刀臂的一侧具有刀库，刀臂位于主轴和刀库之间，所述刀臂两端均设有取刀部，所述刀臂通过伺服驱动电机驱动旋转，主轴上连接有刀具并通过打刀缸对刀具打刀或拉刀；伺服刀库换刀控制方法包括以下步骤：
扣刀：伺服驱动电机按设定长度的扣刀脉冲将刀臂旋转到第一段位置，使刀臂的两端分别位于主轴和刀库下方；
打刀：在扣刀步骤中的扣刀脉冲中设定任意点脉冲时驱动打刀缸，开始对主轴上的刀具打刀，打刀缸的动作快慢与刀臂扣刀的速度相配合；
交换刀：打刀过程中刀臂向上抬升，刀臂一端的取刀部获取刀库内的新刀具，刀臂另一端的取刀部获取主轴上的待换刀具后，刀臂向下移动，伺服驱动电机驱动刀臂旋转180°至第二段位置，刀臂向上抬升，刀臂一端的取刀部将主轴上换下的待换刀具顶入刀库，刀臂另一端的取刀部将从刀库获取的新刀具顶到主轴下方；
拉刀：在交换刀步骤中刀臂由伺服驱动电机旋转180°之间的任意时刻驱动打刀缸开始拉刀，打刀缸的动作快慢与刀臂交换刀的速度相配合；
其中，交换刀步骤中，刀臂带刀具旋转时，检测伺服驱动电机的电流值或扭力值，当检测当前电流值或扭力值＞标准电流值或扭力值时，伺服驱动电机以较低速度旋转；当检测当前电流值或扭力值≤标准电流值或扭力值时，伺服驱动电机以较高速度旋转。
在整个刀库换刀过程中，在刀臂转动过程中采用提前松刀和提前拉刀，省去了刀臂到位后的等待时间，提高了换刀的速度；针对不同重量的刀具，伺服驱动电机的电流值或扭力值越大，代表刀具越重，电流值或扭力值越小，代表刀具越轻。在交换刀步骤中，采用检测伺服驱动电机的电流值或扭力值来调节伺服驱动电机的转速，能够有效控制刀具转动时的离心力，防止伺服驱动电机带刀具旋转时受刀具离心力作用而受到损害。
刀库所容纳的多个刀具分别用于进行不同的加工。因此，各刀具的重量是各式各样的。在刀库中使下一工序的较重的刀具移动而将该较重的刀具定位于换刀待机位置时，移动物的动能较大，定位时产生的冲击较大。将前一工序的刀具向刀库容纳时也同样，较重的刀具产生较大的冲击。因此，存在如下问题：在并行进行当前工序的加工和前一工序或者下一工序的较重的刀具的移动时，由于定位时产生的冲击而使当前工序的加工精度降低。
根据刀具的重量、移动速度产生的冲击的大小有增有减。因此，本发明根据不同重量的刀具来设定转动速度，能够减轻或避免刀具定位时产生的冲击，提高加工精度。
针对现有重量的刀具，标准电流值为0.5A-25A，标准扭力值为1牛/米-30牛/米。
伺服驱动电机低速旋转的速度为1.3秒/转-4秒/转；伺服驱动电机高速旋转的速度为1.3秒/转-0.5秒/转。在此范围内，无论大小重量的刀具，其离心力不会对伺服驱动电机造成损害。
起动整个刀库换刀的前提条件为，刀臂回原点位置。一方面，刀臂回原点位置可以便于下一次的换刀控制；另一方面，刀臂回原点后不会对主轴上的刀具动作产生影响。
扣刀步骤中，伺服驱动电机驱动刀臂从原点位置旋转至第一段位置的扣刀脉冲长度为5万-30万脉冲长度。对于不同型号的数控机床，刀臂转动角度不同或者转动角度对应的伺服电机不同，扣刀脉冲长度一般在5万-30万脉冲长度范围内。
交换刀步骤中，伺服驱动电机驱动刀臂从第一段位置旋转至第二段位置的脉冲长度为20万-100万脉冲长度。对于不同型号的数控机床，刀臂转动角度不同或者转动角度对应的伺服电机不同，交换刀脉冲长度一般在20万-100万脉冲长度范围内。
拉刀步骤结束后，伺服驱动电机驱动刀臂由第二段位置旋转一定角度回原点。此时，整个伺服刀库换刀动作结束。
刀臂回原点的定位方式为：在伺服驱动电机上安装信号轮，信号轮与伺服驱动电机同轴转动，所述信号轮上设置一感应点，在一固定位置设置一近接开关，刀臂、信号轮和伺服驱动电机同步转动，当感应点旋转到近接开关位置时，近接开关发生信号使伺服驱动电机停止旋转，则刀臂回到原点。
为了提高换刀速度，交换刀步骤之前，刀库提前转动，将新刀具转动到位，使刀臂在第一段位置上能够即时获取新刀具。
本发明的有益效果是，本发明的伺服刀库换刀控制方法，在刀臂转动过程中采用提前松刀和提前拉刀，省去了刀臂到位后的等待时间，提高了换刀的速度；针对不同重量的刀具，伺服驱动电机的电流值或扭力值越大，代表刀具越重，电流值或扭力值越小，代表刀具越轻。在交换刀步骤中，采用检测伺服驱动电机的电流值或扭力值来调节伺服驱动电机的转速，实现大刀重刀低速交换，小刀轻刀高速交换，能够有效控制刀具转动时的离心力，防止伺服驱动电机带刀具旋转时受刀具离心力作用而受到损害；并且，根据不同重量的刀具来设定转动速度，能够减轻或避免刀具定位时产生的冲击，提高加工精度。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的伺服刀库换刀控制方法中主轴换刀结构的示意图。
图中1、主轴，2、刀臂，21、取刀部，3、刀库，4、伺服驱动电机，5、打刀缸，6、信号轮，7、近接开关。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
一种伺服刀库换刀控制方法，用于主轴1换刀，如图1所示，在主轴1一侧设有刀臂2，刀臂2的一侧具有刀库3，刀臂2位于主轴1和刀库3之间，所述刀臂2两端均设有取刀部21，所述刀臂2通过伺服驱动电机4驱动旋转，主轴1上连接有刀具并通过打刀缸5对刀具打刀或拉刀；伺服刀库换刀控制方法包括以下步骤：
扣刀：伺服驱动电机4按设定长度的扣刀脉冲将刀臂2旋转到第一段位置，使刀臂2的两端分别位于主轴1和刀库3下方；
打刀：在扣刀步骤中的扣刀脉冲中设定任意点脉冲时驱动打刀缸5，开始对主轴1上的刀具打刀，打刀缸5的动作快慢与刀臂2扣刀的速度相配合；
交换刀：打刀过程中刀臂2向上抬升，刀臂2一端的取刀部21获取刀库3内的新刀具，刀臂2另一端的取刀部21获取主轴1上的待换刀具后，刀臂2向下移动，伺服驱动电机4驱动刀臂2旋转180°至第二段位置，刀臂2向上抬升，刀臂2一端的取刀部21将主轴1上换下的待换刀具顶入刀库3，刀臂2另一端的取刀部21将从刀库3获取的新刀具顶到主轴1下方；
拉刀：在交换刀步骤中刀臂2由伺服驱动电机4旋转180°之间的任意时刻驱动打刀缸5开始拉刀，打刀缸5的动作快慢与刀臂2交换刀的速度相配合；
其中，交换刀步骤中，刀臂2带刀具旋转时，检测伺服驱动电机4的电流值或扭力值，当检测当前电流值或扭力值＞标准电流值或扭力值时，伺服驱动电机4以较低速度旋转；当检测当前电流值或扭力值≤标准电流值或扭力值时，伺服驱动电机4以较高速度旋转。
标准电流值为0.5A-25A，标准扭力值为1牛/米-30牛/米。伺服驱动电机4低速旋转的速度为1.3秒/转-4秒/转；伺服驱动电机4高速旋转的速度为1.3秒/转-0.5秒/转。
起动整个刀库换刀的前提条件为，刀臂2回原点位置。拉刀步骤结束后，伺服驱动电机4驱动刀臂2由第二段位置旋转一定角度回原点。
扣刀步骤中，伺服驱动电机4驱动刀臂2从原点位置旋转至第一段位置的扣刀脉冲长度为5万-30万脉冲长度。交换刀步骤中，伺服驱动电机4驱动刀臂2从第一段位置旋转至第二段位置的脉冲长度为20万-100万脉冲长度。
刀臂2回原点的定位方式为：在伺服驱动电机4上安装信号轮6，信号轮6与伺服驱动电机4同轴转动，所述信号轮6上设置一感应点，在一固定位置设置一近接开关7，刀臂2、信号轮6和伺服驱动电机4同步转动，当感应点旋转到近接开关7位置时，近接开关7发生信号使伺服驱动电机4停止旋转，则刀臂2回到原点。具体地，信号轮6上具有缺口，所述近接开关7为光电开关，光电开关包括发光器件和光电器件，发光器件和光电器件分别设置在信号轮6的两侧，且发光器件位置固定，信号轮6遮挡发光器件发出的光，当信号轮6上的缺口转动到发光器件对应位置时，发光器件的光穿过信号轮6的缺口被光电器件接收；所述光电器件与伺服驱动电机4信号连接。当伺服驱动电机4带动信号轮6旋转时，信号轮6的缺口随着信号轮6的旋转而旋动到近接开关7的光电器件所对应的位置，发光器件的光透过信号轮6的缺口将光传递到光电器件，从而触发近接开关7，近接开关7的光电器件则会发出触发信号给伺服驱动电机4，伺服驱动电机4接收到触发信号，控制伺服在10ms-100ms的时间内停止，当电机停止，近接开关7为持续信号，并将伺服数据清零，刀臂2为原点状态。
交换刀步骤之前，刀库3提前转动，将新刀具转动到位，使刀臂2在第一段位置上能够即时获取新刀具。
本发明的伺服刀库换刀控制方法，在刀臂2转动过程中采用提前松刀和提前拉刀，省去了刀臂2到位后的等待时间，提高了换刀的速度；针对不同重量的刀具，伺服驱动电机4的电流值或扭力值越大，代表刀具越重，电流值或扭力值越小，代表刀具越轻。在交换刀步骤中，采用检测伺服驱动电机4的电流值或扭力值来调节伺服驱动电机4的转速，实现大刀重刀低速交换，小刀轻刀高速交换，能够有效控制刀具转动时的离心力，防止伺服驱动电机4带刀具旋转时受刀具离心力作用而受到损害；并且，根据不同重量的刀具来设定转动速度，能够减轻或避免刀具定位时产生的冲击，提高加工精度。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。