一种数控机床的断刀检测方法及检测系统与流程

1.本发明涉及数控机床技术领域，特别地是一种数控机床的断刀检测方法及检测系统。


背景技术：

2.加工中心数控机床是木工开料行业当中最常见的机器之一，目前开料行业上，越来越趋向于智能化生产的方向，对于设备的安全性能也越来越重视。在加工中心木板开料当中，不再是简单的开料切割，更多是用到雕刻和钻孔。而刀具的智能检测会给工艺上带来很大的帮助，同时也提高生产效率。但机器的稳定性和智能化往往会影响到加工效果，在一些工厂生产当中，数控机床机器很多都是用于重复加工或者固定单一流程动作，出现了刀具异常也无法判断，还是继续加工，导致大量加工原材料报废，降低了作业率，费时费材料，增加了生产成本，不利于企业发展。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种刀具检测正确率高，降低板材的不良率，提高加工效率的数控机床的断刀检测方法及检测系统。
4.本发明通过以下技术方案实现的：
5.一种数控机床的断刀检测方法，包括以下步骤：
6.步骤s1、在上位机pc单元参数设置下，可开启断刀检测功能以及是否手动选择断刀检测模式和自动断刀检测模式；
7.步骤s2、手动选择断刀检测模式下可以自由选择断刀检测所需的刀具进行检测以及全部选择刀具进行检测；
8.步骤s3、上位机配置选择完成后，上位机与plc单元进行数据交互和判断，判断是否进行下一步操作或者是不符合当前选择，即会提醒用户具体报错信息；
9.步骤s4、如可以继续下一步动作会继续判断当前刀号是否需要检测，需要检测时，上位机会直接调用换刀宏文件和断刀检测宏文件以及plc会发出指令到运动控制器从而进行控制伺服控制单元、断刀检测控制单元以及主轴控制单元进行断刀检测，主轴转动检测转速为2000rpm以及检测时间2s；
10.步骤s5、检测正常时上位机会记录当前检测动作流程以及时间，方便后续查看；同时plc跳出断刀检测流程保证了程序逻辑的动作，防止误判断。
11.进一步地，所述步骤s1中，在自动断刀检测模式下，用户根据自身需要选择断刀检测模式，在加工过程中每换一把刀都需要断刀检测功能或者是选择性进行断刀检测功能，在自动加工过程中，需要换刀时，则上位机会判断当前刀号是否需要检测，需要检测时，上位机会直接调用换刀宏文件和断刀检测宏文件以及plc会发出指令到运动控制器从而进行控制伺服控制单元、断刀检测控制单元以及主轴控制单元进行断刀检测，检测正常时，上位机会记录当前检测动作流程以及时间，方便后续查看；同时plc跳出断刀检测流程保证了程
序逻辑的动作，防止机器进入断刀检测流程，造成误判断。
12.进一步地，一种数控机床的断刀检测系统，包括人机对话单元、i/o模块、运动控制器、伺服驱动器和断刀检测装置；所述人机对话单元通过所述运动控制器的以太网通讯连接；所述i/o模块与所述运动控制器连接；所述运动控制器设有ethercat通讯网口；所述断刀检测装置通过ethercat通讯网口分别与所述运动控制器、i/o模块和伺服驱动器通讯连接。
13.进一步地，所述断刀检测装置包括刀库控制单元、换刀控制单元、对刀控制单元、光电检测单元、伺服控制单元，主轴控制单元、清洁控制单元、以及手轮控制单元；所述上位机pc单元通过所述运动控制器分别与所述刀库控制单元、换刀控制单元、对刀控制单元、光电检测单元、伺服控制单元，主轴控制单元、清洁控制单元、以及手轮控制单元通信连接；所述伺服控制单元通过所述运动控制器分别与上位机pc单元和plc控制单元连接，所述主轴控制单元通过运动控制器的串口通讯rs485分别与上位机pc单元和plc控制单元连接，所述plc控制单元通过所述运动控制器与上位机连接，所述上位机pc单元通过以太网与所述运动控制器连接。
14.本发明的断刀检测系统通过ethercat通讯把运动控制器、i/o模块以及伺服驱动器连接起来，上位机和运动控制器通过以太网连接，上位机pc用过rs485通讯与主轴变频器连接起来：断刀检测方法通过上位机参数设置，可以选择手自动模式，进行多把刀具检测或者全部刀具检测，自动换刀时，上位机执行宏文件把对当前刀具进行对刀和断刀检测，自动模式下只有对过刀才会启用检测功能，检测刀具有问题时，上位机会提醒和报警，如没问题就继续执行下一步动作；本发明的有益效果：
15.1.解决了刀具破损后还继续误加工的情况，本发明通过换刀控制单元换刀前进行断刀检测，通过设定好的主轴控制单元让刀具转动起来，全方位无死角进行刀具检测，检测数据通过上位机和plc内部计算能够高效精准地判断刀具是否完整无损，如检测到破损刀具会及时报警通知人工更换，真正能实现零出错率、自动连续加工和无人操作。
16.2.本发明能够大大提高加工效率，检测系统能够根据自身需求进行设定，能够一次性全部刀具检测、自由选择刀具检测以及无需刀具检测方案，同时能够记录刀具使用寿命情况，可以预设刀具寿命时长，所需刀具寿命时长到达时或者判断刀具损害时能够自动切换同类型刀具进行加工同时会提醒用户及时更换，减少了等待人工换刀时间，保证加工效率。
17.3.本发明使用运动控制器系统，控制伺服驱动器这块功能响应快，提高换刀装置和对刀检测工作速度，同时能够保证刀具检测精准位置，保证了刀具检测正确率，降低板材的不良率。
附图说明
18.图1为本发明实施例断刀检测方法的流程图；
19.图2为本发明实施例断刀检测装置的整体结构示意图；
20.图3为图2的a部放大示意图；
21.图4为本发明实施例断刀检测系统的结构框架示意图之一；
22.图5为本发明实施例断刀检测系统的结构框架示意图之二。
23.附图中：1-刀库控制单元；2-光电检测单元；3-主轴控制单元；100-断刀检测装置。
具体实施方式
24.下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此以本发明的示意下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此以本发明的示意性实施例及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
25.需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、上端、下端、顶部、底部
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
26.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
27.另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征；另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
28.如图1所示，一种数控机床的断刀检测方法，包括以下步骤：
29.步骤s1、在上位机pc单元参数设置下，可开启断刀检测功能以及是否手动选择断刀检测模式和自动断刀检测模式；
30.步骤s2、手动选择断刀检测模式下可以自由选择断刀检测所需的刀具进行检测以及全部选择刀具进行检测；
31.步骤s3、上位机配置选择完成后，上位机与plc单元进行数据交互和判断，判断是否进行下一步操作或者是不符合当前选择，即会提醒用户具体报错信息；
32.步骤s4、如可以继续下一步动作会继续判断当前刀号是否需要检测，需要检测时，上位机会直接调用换刀宏文件和断刀检测宏文件以及plc会发出指令到运动控制器从而进行控制伺服控制单元、断刀检测控制单元以及主轴控制单元进行断刀检测，主轴转动检测转速为2000rpm以及检测时间2s；需要说明的是，其2000rpm速度最大程度满足到目前木工行业市场上所需刀具检测，用户也可根据不同刀具设置不同的转速，2s检测时间足够判断刀具是否损坏，提高了检测效率保证刀具的使用性能。
33.步骤s5、检测正常时上位机会记录当前检测动作流程以及时间，方便后续查看；同时plc跳出断刀检测流程保证了程序逻辑的动作，防止误判断。
34.具体的，本实施例方案中，所述步骤s1中，在自动断刀检测模式下，用户根据自身需要选择断刀检测模式，在加工过程中每换一把刀都需要断刀检测功能或者是选择性进行断刀检测功能，其考虑到加工精密工件时，其加工刀具完整无破损起到重要因素，则可以选择每更换刀具时，都需要进行对刀和断刀检测，这可以保证到加工的每一把刀都是完整无
破损；在自动加工过程中，需要换刀时，则上位机会判断当前刀号是否需要检测，需要检测时，上位机会直接调用换刀宏文件和断刀检测宏文件以及plc会发出指令到运动控制器从而进行控制伺服控制单元、断刀检测控制单元以及主轴控制单元进行断刀检测，检测正常时，上位机会记录当前检测动作流程以及时间，方便后续查看；同时plc跳出断刀检测流程保证了程序逻辑的动作，防止机器进入断刀检测流程，造成误判断。
35.参照图2至图5，具体的，本实施例方案中，一种数控机床的断刀检测系统，包括人机对话单元、i/o模块、运动控制器、伺服驱动器和断刀检测装置100；所述人机对话单元通过所述运动控制器的以太网通讯连接；所述i/o模块与所述运动控制器连接；所述运动控制器设有ethercat通讯网口；所述断刀检测装置100通过ethercat通讯网口分别与所述运动控制器、i/o模块和伺服驱动器通讯连接，使得不同单元控制之间得通讯速率更加加快，有效提高本发明的断刀检测控制系统的稳定性。
36.具体的，本实施例方案中，所述断刀检测装置100包括刀库控制单元1、换刀控制单元、对刀控制单元、光电检测单元2、伺服控制单元，主轴控制单元3、清洁控制单元、以及手轮控制单元；所述上位机pc单元通过所述运动控制器分别与所述刀库控制单元1、换刀控制单元、对刀控制单元、光电检测单元2、伺服控制单元，主轴控制单元3、清洁控制单元、以及手轮控制单元通信连接；所述伺服控制单元通过所述运动控制器分别与上位机pc单元和plc控制单元连接，所述主轴控制单元3通过运动控制器的串口通讯rs485分别与上位机pc单元和plc控制单元连接，所述plc控制单元通过所述运动控制器与上位机连接，所述上位机pc单元通过以太网与所述运动控制器连接。
37.本发明的断刀检测系统通过ethercat通讯把运动控制器、i/o模块以及伺服驱动器连接起来，上位机和运动控制器通过以太网连接，上位机pc用过rs485通讯与主轴变频器连接起来：断刀检测方法通过上位机参数设置，可以选择手自动模式，进行多把刀具检测或者全部刀具检测，自动换刀时，上位机执行宏文件把对当前刀具进行对刀和断刀检测，自动模式下只有对过刀才会启用检测功能，检测刀具有问题时，上位机会提醒和报警，如没问题就继续执行下一步动作；本发明解决了刀具破损后还继续误加工的情况，本发明通过换刀控制单元换刀前进行断刀检测，通过设定好的主轴控制单元3让刀具转动起来，全方位无死角进行刀具检测，检测数据通过上位机和plc内部计算能够高效精准地判断刀具是否完整无损，如检测到破损刀具会及时报警通知人工更换，真正能实现零出错率、自动连续加工和无人操作。
38.发明能够大大提高加工效率，检测系统能够根据自身需求进行设定，能够一次性全部刀具检测、自由选择刀具检测以及无需刀具检测方案，同时能够记录刀具使用寿命情况，可以预设刀具寿命时长，所需刀具寿命时长到达时或者判断刀具损害时能够自动切换同类型刀具进行加工同时会提醒用户及时更换，减少了等待人工换刀时间，保证加工效率。
39.本发明使用运动控制器系统，控制伺服驱动器这块功能响应快，提高换刀装置和对刀检测工作速度，同时能够保证刀具检测精准位置，保证了刀具检测正确率，降低板材的不良率。
40.以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方
式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。