一种数控机床攻牙控制系统及其控制方法与流程

【技术领域】

本发明属于机加工技术领域，特别是涉及一种数控机床攻牙控制系统及其控制方法。

背景技术：

目前的刚性攻牙方根据主轴类型大致分为以下两种：一、主轴为模拟量控制，称之为变频主轴，变频器对主轴电机实行最简单的开环控制，透过编码器将主轴电机的运行速度反馈到cnc控制器。二、主轴为脉冲控制器，称之为伺服主轴，伺服驱动器对电机实行一定的闭环原理控制，透过电机后面的编码器进行实时转速矫正，控制精度略高。以上两种情况使用的攻牙方式均为追随攻牙，所谓追随攻牙就是伺服轴命令量将随着主轴的位置回授而修正，目的在于牙距的固定。追随攻牙目前实际使用当中主要存在以下两种问题：1)攻牙孔底精度差，因为是追随攻牙，所以主轴转速任何一点的跳动都会引起伺服轴向的位置变化，特别是在孔底时主轴减速换向加速的阶段经常出现问题；2)攻牙效率低，因为在孔底容易导致孔底精度不高，所以一般会使用孔底暂停技术，即，当轴向运动至孔底后，主轴会空转一段时间，然后主轴才反转并轴向方向运动至起始点，这样在一定程度上保护了孔底精度，但是牺牲了攻牙的时间，效率上明显较差。

因此，有必要提供一种新的数控机床攻牙控制系统及其控制方法来解决上述问题。

技术实现要素：

本发明的主要目的之一在于提供一种数控机床攻牙控制系统，其攻牙速度快且攻牙的孔底精度高。

本发明通过如下技术方案实现上述目的：一种数控机床攻牙控制系统，其包括上位机控制器、与所述上位机控制器连接的主轴放大器和轴向放大器、与所述主轴放大器连接的主轴旋转伺服以及与所述轴向放大器连接的轴向进给伺服；所述上位机控制器包括解码器、与所述解码器连接的进给伺服控制模块和旋转伺服控制模块；所述上位机控制器中设置有控制主轴旋转伺服动作的速度曲线，所述速度曲线包括正转部分与反转部分，所述正转部分和所述反转部分均为先加速后减速，所述正转部分和所述反转部分中加速部分与减速部分的加速度的绝对值均相等。

本发明的另一主要目的在于提供一种数控机床攻牙控制系统的控制方法，其包括以下步骤，

1)提供一攻牙程序至所述上位机控制器中；

2)所述解码器根据该攻牙程序，分别独立向所述主轴放大器和所述轴向放大器下达命令；

3)所述轴向放大器传输信号给所述轴向进给伺服控制运动至起始点；

4)所述上位机控制器检测所述主轴旋转伺服是否处于停止运动状态，若不是，则发生报警；若是则进行下一步骤；

5)所述主轴旋转伺服按照所述速度曲线完成正转部分，同时所述轴向进给伺服运动至孔底，所述上位机控制器对所述轴向进给伺服做前馈补偿，使得所述轴向进给伺服在刀具运动至孔低后保证孔深精度；

6)所述主轴旋转伺服在完成正转部分一瞬间的同时开始按照所述速度曲线完成反转部分，同时所述轴向进给伺服轴向反向运动至起始点，完成攻牙程序。

与现有技术相比，本发明一种数控机床攻牙控制系统及其控制方法的有益效果在于：控制器依据攻牙程序中的牙距，同时发送主轴旋转和轴向进给命令，使得主轴旋转伺服和轴向进给伺服在信号接收和执行方面的滞后性得到有效的解决；并结合上位机控制器进行前馈补偿，使得主轴轴向运动至孔底后便能够无间隙的轴向反向运动至起始点，配合上位机控制器中控制主轴旋转伺服动作的速度曲线，控制主轴正转与反转的无间隙对接，一方面使得攻牙效率大大的提高；另一方面，大大提高了孔底的攻牙精度；等加速度反向加速充分体现了攻牙控制系统的高效性，同时避免了主轴在孔底空转浪费攻牙时间。

【附图说明】

图1为本发明实施例的控制原理框架示意图；

图2为本发明实施例中速度曲线示意图。

【具体实施方式】

实施例：

请参照图1-图2，本实施例为数控机床攻牙控制系统，其包括上位机控制器、与所述上位机控制器连接的主轴放大器和轴向放大器、与所述主轴放大器连接的主轴旋转伺服以及与所述轴向放大器连接的轴向进给伺服；所述上位机控制器包括解码器、与所述解码器连接的进给伺服控制模块和旋转伺服控制模块；所述上位机控制器中设置有控制主轴旋转伺服动作的速度曲线s，所述速度曲线s包括正转部分ⅰ与反转部分ⅱ，所述正转部分ⅰ和所述反转部分ⅱ均为先加速后减速，所述正转部分ⅰ和所述反转部分ⅱ中加速部分与减速部分的加速度的绝对值均相等。

本实施例数控机床攻牙控制系统的控制方法包括以下步骤：

1)提供一攻牙程序至所述上位机控制器中；

2)所述解码器根据该攻牙程序，分别独立向所述主轴放大器和所述轴向放大器下达命令；所述解码器根据所述攻牙程序，进行解译、内部计算主轴和轴向的命令量

3)所述轴向放大器传输信号给所述轴向进给伺服控制运动至起始点；

4)所述上位机控制器检测所述主轴旋转伺服是否处于停止运动状态，若不是，则发生报警；若是则进行下一步骤；

5)所述主轴旋转伺服按照所述速度曲线s完成正转部分ⅰ，同时所述轴向进给伺服运动至孔底，由于轴向进给伺服落后此时为了保证孔低精度，所述上位机控制器对所述轴向进给伺服做前馈补偿，使得所述轴向进给伺服在刀具运动至孔低后保证孔深精度；

6)所述主轴旋转伺服在完成正转部分ⅰ一瞬间的同时开始按照所述速度曲线s完成反转部分ⅱ，同时所述轴向进给伺服轴向反向运动至起始点，完成攻牙程序。

快速攻牙原则上延续同动攻牙相关规格，但本实施例在孔底反转时，将钟形加减速行为设计为等减速度直接反转，因此可有效减少振动量产生。

本实施例数控机床攻牙控制系统的控制方法的有益效果在于：控制器依据攻牙程序中的牙距，同时发送主轴旋转和轴向进给命令，使得主轴旋转伺服和轴向进给伺服在信号接收和执行方面的滞后性得到有效的解决；并结合上位机控制器进行前馈补偿，使得主轴轴向运动至孔底后便能够无间隙的轴向反向运动至起始点，配合上位机控制器中控制主轴旋转伺服动作的速度曲线，控制主轴正转与反转的无间隙对接，一方面使得攻牙效率大大的提高；另一方面，大大提高了孔底的攻牙精度；等加速度反向加速充分体现了攻牙控制系统的高效性；同时，避免了主轴在孔底空转浪费攻牙时间。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种数控机床攻牙控制系统及其控制方法，其包括上位机控制器、与所述上位机控制器连接的主轴放大器和轴向放大器、与所述主轴放大器连接的主轴旋转伺服以及与所述轴向放大器连接的轴向进给伺服；所述上位机控制器包括解码器、与所述解码器连接的进给伺服控制模块和旋转伺服控制模块；所述上位机控制器中设置有控制主轴旋转伺服动作的速度曲线，所述速度曲线包括正转部分与反转部分，所述正转部分和所述反转部分均为先加速后减速，所述正转部分和所述反转部分中加速部分与减速部分的加速度的绝对值均相等。本发明其攻牙速度快且攻牙的孔底精度高。

技术研发人员：陈波;邵强
受保护的技术使用者：苏州新代数控设备有限公司
技术研发日：2017.12.15
技术公布日：2018.04.17