一种自动调整机床刀库刀位的装置及方法与流程

本发明涉及机床控制，尤其涉及一种自动调整机床刀库刀位的装置及方法。

背景技术：

1、刀库是一种承载了机床所需要的刀具装置，是机床的核心部件，特别是有些设备对刀库刀具容量要求较大，刀库的调试以及各个刀位位置调整往往是在机床端操作执行，往往有些设备受机床空间影响，安装和调试较为不便，特别是对刀具数量较多的刀位位置调整的效率低下，难以满足实际机床刀库调整刀位的需求。

技术实现思路

1、本发明提供一种自动调整机床刀库刀位的装置及方法，用以解决现有机床刀库刀位位置调整效率低、不方便的问题。

2、本发明提供一种自动调整机床刀库刀位的装置，包括：

3、电控模块和刀库安装模块；

4、所述刀库安装模块分为两组，两组刀库安装模块对称安装在刀库安装平台上，所述电控模块安装在两组刀库安装模块之间的刀库安装平台上；

5、所述电控模块包括人机面板单元、plc控制单元、模拟量提取单元和伺服驱动单元；

6、所述人机面板单元通过支撑杆安装在刀库安装平台上，所述plc控制单元、模拟量提取单元和伺服驱动单元集成安装在人机面板单元相邻的刀库安装平台上；

7、所述刀库安装模块包括刀库固定单元和专用刀套；

8、所述刀库固定单元对刀库进行安装与固定，所述专用刀套与刀库各个刀位进行推出退回操作，机床端使用的刀柄固定在刀套的下方，采集刀库伺服电机负载数据，根据负载数据对刀库刀位进行自动调整。

9、根据本发明提供的一种自动调整机床刀库刀位的装置，所述人机面板单元与所述plc控制单元通过通讯数据线连接，通过所述人机面板单元进行动作调试和坐标显示以及进行刀库刀具坐标数据的输入与保存；

10、所述plc控制单元通过数据交互线与所述模拟量提取单元连接，通过所述模拟量提取单元提取刀库伺服电机的负载数据；

11、所述plc控制单元通过指令信号线与所述伺服驱动单元连接，向所述伺服驱动单元发送伺服电机控制信号。

12、根据本发明提供的一种自动调整机床刀库刀位的装置，所述模拟量提取单元通过模拟量信号线与所述伺服驱动单元连接，所述伺服驱动单元通过伺服光码线、伺服动力线与刀库的伺服电机连接，通过所述伺服驱动单元采集刀库伺服电机的负载数据并传输至模拟量提取单元。

13、根据本发明提供的一种自动调整机床刀库刀位的装置，所述伺服驱动单元与伺服电机连接，所述伺服电机安装在刀库上，通过伺服电机驱动刀库调整位置；

14、通过所述伺服驱动单元接收气缸推出退回刀套时的伺服电机的实时负载数据。

15、本发明还提供一种自动调整机床刀库刀位的方法，包括：启动电控模块，通过所述电控模块控制刀库回到初始状态，建立刀库坐标基准原点；

16、基于建立的刀库坐标基准原点，并精确调整好第一个刀位的刀位坐标，并根据等间距的刀位坐标，将各刀位坐标的理论值自动写入各个刀位，采集各个刀位在专用刀套推出退回刀套时伺服电机产生的负载数据；

17、将所述负载数据代入至预设的刀位判断模型，通过所述刀位判断模型生成刀位调节指令，根据所述刀位调节指令对刀位位置进行调节；

18、在所有刀位调节完成后对刀库进行跑合测试，判断所有刀位的调整情况，在刀位存在重大误差的情况下，重新调节刀位位置，直至所有刀位满足设定精度要求。

19、根据本发明提供的一种自动调整机床刀库刀位的方法，所述预设的刀位判断模型建立过程为：

20、通过刀库安装模块的专用刀套对不同刀位进行取样测试；

21、以定位的最小步长的脉冲数作为调整位置补偿坐标，每个刀位在固定的小范围内调整位置坐标，直到临界位置刀套存在卡滞；

22、通过刀库自带推出退回刀套结构的气缸在各个刀位推出退回专用刀套时，提取专用刀套推出退回时传动到伺服电机端的负载数据；

23、根据实际测试确定补偿坐标与刀套推出退回时传动到电机端的负载数据建立线性关系；

24、基于线性关系通过一元线性回归模型进行建模，生成刀位判断模型：

25、y＝β0+β1x+ε

26、其中y表示刀位坐标补偿角度，x表示用刀套推出退回时传动到电机端的负载数据，β0、β1是未知待定常数，ε表示其他随机因素对y的影响。

27、根据本发明提供的一种自动调整机床刀库刀位的方法，在所述刀位判断模型建立过程中，

28、每个刀位在准确位置坐标向刀库运行正方向调整不同的脉冲角度，提取此时专用刀套推出退回时传动到电机端的负方向的负载数据；

29、对每个刀位在准确位置坐标向刀库运行反方向调整不同的脉冲角度，提取此时专用刀套推出退回时传动到电机端正方向的负载数据；

30、通过设定函数求取两个方向的补偿经验公式，计算出正向补偿的经验公式y＝β0+β1x中的系数β0、β1，和反向补偿的经验公式y＝β2+β3x中的系数β2、β3。

31、基于建立的刀库坐标基准原点，并精确调整好第一个刀位的刀位坐标，并根据等间距的刀位坐标，将各刀位坐标的理论值自动写入各个刀位，采集各个刀位在专用刀套推出退回刀套时伺服电机产生的负载数据，具体包括：

32、基于机械结构理论的刀库刀位的位置间隔，将等间距的坐标数据通过人机面板单元自动运算并输入各个刀位位置的坐标值

33、通过人机面板单元和plc控制单元将专用刀套逐个定位至相应的刀位；

34、在每个刀位通过模拟量提取单元提取驱动单元内关于刀库伺服电机产生的负载数据。

35、根据本发明提供的一种自动调整机床刀库刀位的方法，将所述负载数据代入至预设的刀位判断模型，通过所述刀位判断模型生成刀位调节指令，根据所述刀位调节指令对刀位位置进行调节，具体包括：

36、将每个刀位提取的负载数据代入至刀位判断模型；

37、所述刀位判断模型生成刀位调节指令，通过所述刀位调节指令对刀位位置坐标进行补偿，微调此刀位的坐标，直到此刀位位置在专用刀套推出退回时刀库电机负载数据满足设定要求时，说明此刀位坐标调整完毕，进行下一刀位的自动调节。

38、根据本发明提供的一种自动调整机床刀库刀位的方法，所述在所有刀位调节完成后对刀库进行跑合测试，判断所有刀位的调整情况，在刀位存在重大误差的情况下，重新调节刀位位置，直至所有刀位满足设定精度要求，具体包括：

39、在所有刀位完成调整后，通过plc控制单元与人机面板单元对调整好刀位的刀库进行跑合测试；

40、在跑合测试过程中，刀位按照顺序进行跑合，提取每个刀位在专用刀套推出退回时模拟量提取单元提取刀库伺服电机的负载数据，并与标准数据进行比较判断是否在设定阈值范围内；

41、判断伺服电机负载数据偏差超出设定阈值范围，则基于刀位判断模型再次调整刀位位置，直至偏差在设定阈值范围内；

42、将最终所有准确的刀位位置通过人机面板单元和plc控制单元进行保存留档。

43、本发明提供的一种自动调整机床刀库刀位的装置及方法，通过建立刀库坐标基准原点，生成刀位判断模型，采集各个刀位在专用刀套推出退回刀套时伺服电机产生的负载数据，进行刀位位置的调整，使所有的刀位满足精度需求；通过对组部件的调试，减少刀库组部件安装到机床上面调试的难度和提高了机床的调试效率，同时可将调整的坐标数据记录并传输到机床的数控系统相关的参数里，其中线下测试数据进行保存记录，方便数字化管理。