CN102654760B - 用于工具机的数值控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于工具机的数值控制方法，包含：启动一虚拟轴控制；检查所述虚拟轴所对应的一对应轴是否存在，若检查结果为是，则进行下一步骤，而若检查结果为否，则继续寻找对应轴；执行一虚拟轴功能，将对应轴的控制权交给虚拟轴使其对应至一实体轴；提供一轴向马达控制实体轴移动或停止。由加工程序代码启动虚拟轴功能，或由外部控制器触发而启动虚拟轴功能，使得数值控制机台能进行轴对应或轴交换的控制。其中，虚拟轴用来交换控制数值控制机台的任意轴向的对应关系，使其轴向对应关系不再是固定的形式，以满足各种机台的加工需求，提高加工效率。

Description

用于工具机的数值控制方法

技术领域

本发明涉及一种数值控制方法，尤其涉及一种用于工具机的数值控制方法。

背景技术

一般具有数值控制装置的工具机，如：车床、铣床、攻牙机、钻孔机等，各轴向皆有其轴名称且其轴的对应方式是固定的，比方说X轴对应到第1轴、Y轴对应到第2轴。然而对于一个需要在不同轴群、或不同轴向之间作沟通的工具机控制装置而言，假设有X1、X2、Y1、Y2四个轴，通常需将X1、Y1与X2、Y2强迫拆成两个轴群，第一轴群控制X1、Y1，第二轴群控制X2、Y2，但两边加工程序需分别撰写且轴群间沟通不易；而若在同一轴群控制不同轴向，则加工程序无法简单撰写来交换控制，造成使用上的不便。

美国公开专利号第20100185316的专利申请即是以两轴群之间的轴交换功能来解决轴群间的沟通问题，例如：Y1可与Y2交换，变成第一轴群控制X1、Y2，第二轴群控制X2、Y1。但此种方式需设置相关参数才可进行轴交换功能，而且只能应用于双轴群加工中，若只需在单轴群加工，却多开双轴群将耗费资源，使得工具机控制装置的效能减低。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种用于工具机的数值控制方法，可缩短加工时间并使得操作更为便利，使其满足各种机台的加工需求，提高加工效率。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

用于工具机的数值控制方法，特点是：

启动一虚拟轴控制；

检查所述虚拟轴所对应的一对应轴是否存在，若检查结果为是，则进行下一步骤，而若检查结果为否，则继续寻找对应轴；

执行一虚拟轴功能，将对应轴的控制权交给虚拟轴使其对应至一实体轴；

提供一轴向马达控制实体轴移动或停止。

进一步地，上述的用于工具机的数值控制方法，所述启动一虚拟轴控制的方法为：

使用一加工程序代码启动虚拟轴控制；

将加工程序代码解译成复数个加工指令供一计算机数值控制机动作；

读入解译后加工指令；

判断加工指令是否为程序结尾；

判断一虚拟轴启用旗标（Virtual Flag，VF）是否为1；

判断加工指令是否含一虚拟轴指令；及

判断加工指令是否含一取消虚拟轴指令。

更进一步地，上述的用于工具机的数值控制方法，所述判断加工指令是否为程序结尾的步骤：若判断结果为否，则继续判断虚拟轴启用旗标（Virtual Flag，VF）是否为1，而若判断结果为是，则结束加工。

更进一步地，上述的用于工具机的数值控制方法，所述判断一虚拟轴启用旗标（Virtual Flag，VF）是否为1的步骤：若判断结果为否（即VF＝0），则继续判断加工指令是否含虚拟轴指令，而若判断结果为是（即VF＝1），则判断加工指令是否含取消虚拟轴指令。

更进一步地，上述的用于工具机的数值控制方法，所述判断加工指令是否含虚拟轴指令的步骤：若判断结果为是，则执行一虚拟轴功能，将虚拟轴指定轴向并使其对应到一实体轴，并将虚拟轴启用旗标（Virtual Flag，VF）设为1，代表虚拟轴变更过，而若判断结果为否，则寻找一对应轴，直到找到所对应的轴向后，将命令送出至一轴向马达使其控制实体轴移动或停止，并于收到命令的同时继续解译下一行加工指令。

更进一步地，上述的用于工具机的数值控制方法，所述判断加工指令是否含取消虚拟轴指令的步骤：若判断结果为是，则还原虚拟轴的变更，将先前指定的虚拟轴还原成原始参数设定，并将虚拟轴启用旗标（Virtual Flag，VF）设为0，代表虚拟轴并无变更，而若判断结果为否，则寻找对应轴，直到找到所对应的轴向后，将命令送出至轴向马达使其控制实体轴移动或停止，并于收到命令的同时继续解译下一行加工指令。

再进一步地，上述的用于工具机的数值控制方法，所述判断加工指令是否含虚拟轴指令的步骤，进一步包含：

检查是否为虚拟轴指令，若检查结果为是，则进行下一步骤，而若检查结果为否，则跳出并继续寻找对应轴；

检查虚拟轴是否合法，若检查结果为是，则进行下一步骤，而若检查结果为否，则跳出并继续寻找对应轴；及

检查对应轴是否存在，若检查结果为是，则将对应轴控制权交给虚拟轴，接着跳出进入下一阶段执行虚拟轴功能，而若检查结果为否，则跳出并继续寻找对应轴。

再进一步地，上述的用于工具机的数值控制方法，所述虚拟轴指令系于加工程序中任意指定。

再进一步地，上述的用于工具机的数值控制方法，所述启动虚拟轴控制的方法包括：

使用一外部控制器触发启动虚拟轴控制；

触发一讯号至一外部控制器；

通知外部控制器的核心准备启动虚拟轴控制；

寻找虚拟轴对应的轴向；及

开始执行一虚拟轴功能，并送出一命令至一轴向马达使其控制一实体轴移动或停止。

再进一步地，上述的用于工具机的数值控制方法，所述外部控制器为可程序逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）。

再进一步地，上述的用于工具机的数值控制方法，所述虚拟轴所对应的轴向马达为一变频马达或一伺服马达；所述虚拟轴所对应的轴向马达系控制实体轴的移动位置；所述虚拟轴所对应的轴向马达系控制实体轴的移动速度。

本发明技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在：

本发明用于工具机的数值控制方法，由加工程序代码启动虚拟轴功能，进行轴对应或轴交换的控制，其虚拟轴可于加工程序代码中任意指定，其虚拟轴功能可应用于单轴群或双轴群的加工机台，配合不同的加工需求进行轴对应或轴交换的控制，该方法可缩短加工时间并使得操作更为便利，使其满足各种机台的加工需求，提高加工的效率。

附图说明

下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：

图1为本发明用于工具机的数值控制方法流程图；

图2为本发明使用加工程序代码启动虚拟轴的方法流程图；

图3为本发明判断加工指令是否含虚拟轴指令的方法流程图；

图4为本发明虚拟轴应用于单轴群的加工程序数值控制文件示意图；

图5为本发明虚拟轴应用于双轴群的加工程序数值控制文件示意图；

图6为本发明使用外部控制器启动虚拟轴的方法流程图。

具体实施方式

本发明提出一种利用虚拟轴的做法，直接利用虚拟轴指定对应轴向或使用虚拟轴进行轴向交换，其虚拟轴可以使用加工程序代码直接指定，也可以利用外部控制器触发启动虚拟轴，不仅可应用于单轴群的加工也可应用于双轴群的加工，而且在加工程序撰写上更为简便，可达到各种机台的加工需求，并提高加工的效率。

如图1所示，用于工具机的数值控制方法流程，包括以下步骤：

步骤1001：启动一虚拟轴控制；其启动虚拟轴控制方法由一加工程序代码启动虚拟轴，或由一外部控制器触发而启动虚拟轴。

步骤1002：检查虚拟轴所对应一对应轴是否存在，若检查结果为是，则进行下一步骤，而若检查结果为否，则继续寻找对应轴；确认检查结果正确后，就可开始执行虚拟轴功能，将对应轴的控制权交给虚拟轴，而检查结果若对应轴向不存在，虚拟轴的控制将无意义。

步骤1003：执行一虚拟轴功能，将对应轴的控制权交给虚拟轴使其对应至一实体轴，进入步骤1004。

步骤1004：提供一轴向马达控制实体轴移动或停止；其轴向马达可为一变频马达或一伺服马达，可控制实体轴移动到达正确位置或操控实体轴移动的速度。

如图2，为本发明的使用加工程序代码启动虚拟轴的方法流程。包括下列步骤：

步骤101：将一加工程序解译成复数个加工指令供计算机数值控制机动作。

步骤102：读入解译后加工指令。

步骤103：判断加工指令是否为程序结尾，若判断结果为否，则继续判断虚拟轴启用旗标(VF)是否为1，而若判断结果为是，则跳至步骤105结束加工。

步骤104：判断一虚拟轴启用旗标(VF)是否为1，若判断结果为否，则继续判断加工指令是否含虚拟轴指令，而若判断结果为是，则判断加工指令是否含取消虚拟轴指令。

步骤106：判断加工指令是否含一虚拟轴指令，若判断结果为是，则跳至步骤107执行一虚拟轴功能，将虚拟轴指定轴向并使其对应到一实体轴，并进入步骤108将虚拟轴启用旗标(VF)设为1，代表虚拟轴变更过，而若判断结果为否，则跳至步骤112寻找一对应轴，直到找到所对应的轴向后，进入步骤113将命令送出至步骤114的一轴向马达使其控制实体轴移动或停止，并于收到命令的同时回到步骤102继续解译下一行加工指令，其轴向马达可为一变频马达或一伺服马达，可控制实体轴移动到达正确位置或操控实体轴移动的速度。

步骤109：判断加工指令是否含一取消虚拟轴指令，若判断结果为是，则跳至步骤110还原虚拟轴的变更，将先前指定的虚拟轴还原成原始参数设定，并将步骤111的虚拟轴启用旗标(VF)设为0，代表虚拟轴并无变更，而若判断结果为否，则跳至步骤112寻找对应轴，直到找到所对应的轴向后，进入步骤113将命令送出至步骤114的轴向马达使其控制实体轴移动或停止，并于收到命令的同时回到步骤102继续解译下一行加工指令，其轴向马达可为一变频马达或一伺服马达，可控制实体轴移动到达正确位置或操控实体轴移动的速度。

如图3，为本发明判断加工指令是否含虚拟轴指令的方法流程。于上述流程中，步骤106判断加工指令是否含一虚拟轴指令，进一步包含以下步骤：

步骤1061：检查是否为其虚拟轴指令，若检查结果为是，则进行下一步骤，而若检查结果为否，则跳出至步骤112继续寻找对应轴；

步骤1062：检查虚拟轴是否合法，若检查结果为是，则进行下一步骤，而若检查结果为否，则跳出至步骤112继续寻找对应轴；此虚拟轴的轴名称不可与实体轴向名称相同，亦必须为数值控制机台所认可的轴名称，否则虚拟轴并不合法，将无法启动虚拟轴功能。

步骤1063：检查对应轴是否存在，若检查结果为是，则将对应轴控制权交给虚拟轴，接着跳出，进入步骤107执行虚拟轴功能，而若检查结果为否，则跳出至步骤112继续寻找对应轴；确认检查结果皆正确后，就可开始执行虚拟轴功能，将对应轴的控制权交给虚拟轴，而检查结果若对应轴向不存在，虚拟轴的控制将无意义。

根据上述说明，虚拟轴功能使用加工程序代码于加工程序中指定，进而进行轴对应或轴交换的控制，此方法可达成各种机台的加工需求，且于加工程序撰写上更为简便，能提高加工的效率。

以一实施例来说明使用加工程序代码启动虚拟轴功能，如图4，为本发明虚拟轴应用于单轴群的加工程序数值控制文件示意图。使用加工程序G码直接启动其虚拟轴功能，加工程序代码中，G00代表刀具移动前的位置，G01代表刀具目前所在位置，未指定虚拟轴前，G01X10.Y10.所控制的轴向为X 轴与Y1轴，当加工程序解译至3A行的虚拟轴指令时，即G200 Y=Z1，代表虚拟轴Y控制实体轴Z1，而当加工程序解译至3B行的虚拟轴指令时，即G200 Z=Y1，代表虚拟轴Z控制实体轴Y1，使其Y轴与Z轴进行交换，因此指定虚拟轴后G01X10.Y10.所控制的轴向不再是X 轴与Y1轴，而是改变为X轴与Z1轴。实际轴对应关系如表1所示：

根据该轴对应关系表中，三个实体轴名称为X、Y1、Z1，于表1中由于虚拟轴的轴名称不可与实体轴向名称相同，因此以Y轴与Z轴代表其虚拟轴名称。未指定虚拟轴前，实体轴的轴向位置为X＝10.、Y1=10.、Z1=0，指定虚拟轴后，虚拟轴Y控制实体轴Z1、虚拟轴Z控制实体轴Y1，因此，最后轴向位置改变为X＝10.、Y1=0、Z1=10.。

以另一实施例来说明使用加工程序代码启动虚拟轴功能，如图5，为本发明虚拟轴应用于双轴群的加工程序数值控制文件示意图。使用加工程序G码直接启动其虚拟轴功能，于加工程序代码中，＄1代表第一轴群，＄2代表第二轴群，G00代表刀具移动前的位置，G01代表刀具目前所在位置。未指定虚拟轴前，第一轴群与第二轴群目前所在位置皆为G01X10.Y10.Z5.，当加工程序解译至4C行的虚拟轴指令时，即G200 Z=Z2，代表虚拟轴Z控制实体轴Z2，也就是第一轴群将第二轴群的Z轴控制权抢走，亦即第二轴群的Z轴丧失实际对应的实体轴，而第一轴群将第二轴群的Z轴控制权接收过来后执行G01X10.Y10. Z15.，因此指定虚拟轴后第一轴群所控制的轴向不再是X1 、Y1与Z1轴，而是改变为X1 、Y1与Z2轴，至于第二轴群所控制的轴向会因第二轴群的Z轴控制权已被第一轴群抢走而丧失控制权，因此第二轴群最后只剩X轴与Y轴的控制权。实际轴对应关系如表2所示：

根据该轴对应关系表中，第一轴群三个实体轴名称为X1、Y1、Z1，第二轴群三个实体轴名称为X2、Y2、Z2，于表2中由于虚拟轴的轴名称不可与实体轴向名称相同，因此以Z轴代表其虚拟轴名称。对应图4的加工程序代码，未指定虚拟轴前，第一轴群实体轴的轴向位置为X1＝10.、Y1=10.、Z1=5.，第二轴群实体轴的轴向位置为X2＝10.、Y2=10.、Z2=5.，指定虚拟轴后第一轴群的Z轴将第二轴群的Z轴控制权抢走后并执行G01X10.Y10. Z15.，此时第二轴群的Z轴丧失实际对应的实体轴，因此，最后第一轴群的轴向位置改变为X1＝10.、Y1=0、Z2=15.，第二轴群的轴向位置则只剩下X2=10.与Y2=10.，然而 Z1于指定虚拟轴后并未对其控制，因此Z1位置还停留于指定虚拟轴前的位置，即Z1=5.。

然而，虚拟轴功能亦可由一外部控制器触发而启动，例如：可程序逻辑控制器（Programmable Logic Controller， PLC），使其控制器于收到命令时能即刻运作于工具机台缩短加工时间，提高整体效能。如图6，为本发明使用外部控制器启动虚拟轴的方法流程图。使用外部控制器启动虚拟轴的方法，系包括下列步骤：

步骤500：触发一讯号至一外部控制器；此外部控制器可为一可程序逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC），可用以处理输入讯号与传送输出讯号。

步骤501：通知外部控制器的核心准备启动虚拟轴控制；此外部控制器的核心为中央处理单元，当外部控制器接收到讯号后，通知中央处理单元开始准备启动虚拟轴控制。

步骤502：寻找虚拟轴对应的轴向；此虚拟轴的轴名称不可与实体轴向名称相同，亦必须为数值控制机台所认可的轴名称，否则虚拟轴并不合法，将无法启动虚拟轴功能，而若对应轴向不存在，虚拟轴的控制将无意义。

步骤503：执行一虚拟轴功能，并送出一命令至一轴向马达使其控制实体轴移动或停止。于命令发送完毕后，对应轴的控制权就转交给虚拟轴了，而虚拟轴会对应至轴向马达进而控制实体轴，其虚拟轴所对应的轴向马达可为一变频马达或一伺服马达，可控制实体轴移动到达正确位置或操控实体轴移动的速度。

本发明用于工具机的数值控制方法，由加工程序代码启动虚拟轴功能，或由外部控制器触发而启动虚拟轴功能，使得数值控制机台能进行轴对应或轴交换的控制。其中，虚拟轴系用来交换控制数值控制机台的任意轴向的对应关系，使其轴向对应关系不再是固定的形式，满足各种机台的加工需求。用于车床、铣床、车铣复合机、攻牙机或是钻孔机等，不仅可应用于单轴群的加工也可应用于双轴群的加工，并可达成各种数值控制机台的加工需求，提高加工的效率。

需要理解到的是：以上所述仅是本发明的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.用于工具机的数值控制方法，其特征在于：

启动一虚拟轴控制；

检查所述虚拟轴所对应的一对应轴是否存在，若检查结果为是，则进行下一步骤，而若检查结果为否，则继续寻找对应轴；

执行一虚拟轴功能，将对应轴的控制权交给虚拟轴使其对应至一实体轴；

提供一轴向马达控制实体轴移动或停止；

所述启动一虚拟轴控制的方法为：

使用一加工程序代码启动虚拟轴控制；

将加工程序代码解译成复数个加工指令供一计算机数值控制机动作；

读入解译后加工指令；

判断加工指令是否为程序结尾；

判断一虚拟轴启用旗标是否为1；

判断加工指令是否含一虚拟轴指令；及

判断加工指令是否含一取消虚拟轴指令。

2．根据权利要求1所述的用于工具机的数值控制方法，其特征在于：所述判断加工指令是否为程序结尾的步骤：若判断结果为否，则继续判断虚拟轴启用旗标是否为1，而若判断结果为是，则结束加工。

3．根据权利要求1所述的用于工具机的数值控制方法，其特征在于：所述判断一虚拟轴启用旗标是否为1的步骤：若判断结果为否，则继续判断加工指令是否含虚拟轴指令，而若判断结果为是，则判断加工指令是否含取消虚拟轴指令。

4．根据权利要求3所述的用于工具机的数值控制方法，其特征在于：所述判断加工指令是否含虚拟轴指令的步骤：若判断结果为是，则执行一虚拟轴功能，将虚拟轴指定轴向并使其对应到一实体轴，并将虚拟轴启用旗标设为1，代表虚拟轴变更过，而若判断结果为否，则寻找一对应轴，直到找到所对应的轴向后，将命令送出至一轴向马达使其控制实体轴移动或停止，并于收到命令的同时继续解译下一行加工指令。

5．根据权利要求3所述的用于工具机的数值控制方法，其特征在于：所述判断加工指令是否含取消虚拟轴指令的步骤：若判断结果为是，则还原虚拟轴的变更，将先前指定的虚拟轴还原成原始参数设定，并将虚拟轴启用旗标设为0，代表虚拟轴并无变更，而若判断结果为否，则寻找对应轴，直到找到所对应的轴向后，将命令送出至轴向马达使其控制实体轴移动或停止，并于收到命令的同时继续解译下一行加工指令。

6．根据权利要求1所述的用于工具机的数值控制方法，其特征在于：所述判断加工指令是否含虚拟轴指令的步骤，进一步包含：

检查是否为虚拟轴指令，若检查结果为是，则进行下一步骤，而若检查结果为否，则跳出并继续寻找对应轴；

检查虚拟轴是否合法，若检查结果为是，则进行下一步骤，而若检查结果为否，则跳出并继续寻找对应轴；及

检查对应轴是否存在，若检查结果为是，则将对应轴控制权交给虚拟轴，接着跳出进入下一阶段执行虚拟轴功能，而若检查结果为否，则跳出并继续寻找对应轴。

7．根据权利要求1所述的用于工具机的数值控制方法，其特征在于：所述虚拟轴指令系于加工程序中任意指定。

8．根据权利要求1所述的用于工具机的数值控制方法，其特征在于：所述启动一虚拟轴控制的方法包括：

使用一外部控制器触发启动虚拟轴控制；

触发一讯号至一外部控制器；

通知外部控制器的核心准备启动虚拟轴控制；

寻找虚拟轴对应的轴向；及

开始执行一虚拟轴功能，并送出一命令至一轴向马达使其控制一实体轴移动或停止。

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