CN113655758A - 数控机床刀具冷却装置的对准控制方法 - Google Patents

数控机床刀具冷却装置的对准控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种数控机床刀具冷却装置的对准控制方法，包括：根据刀具轨迹和刀具半径计算出刀触点位置，并将刀触点位置发送至PLC控制器；PLC控制器根据刀触点位置控制调整装置对刀具冷却装置进行两自由度姿态调整，使得刀具冷却装置的喷嘴对准刀触点。本发明有效提升了刀具冷却装置的冷却液和切削刃的对准精度、控制方便，且有效降低了冷却成本。

Description

数控机床刀具冷却装置的对准控制方法
技术领域
本发明涉及数控机床技术领域，尤其是指一种数控机床刀具冷却装置的对准控制方法。
背景技术
数控机床是是一种装有程序控制***的自动化机床，其通过数控装置发出控制信号控制机床的动作来进行零件加工。为提高加工质量和刀具寿命，在数控加工中，通常需要利用冷却装置对加工区域进行冷却。
现有冷却方式一般采用以下两种方式：
一种是利用外冷方式，该方式需要在加工启动前，手动调整冷却装置对准零件加工区域，该方式对准精度低，为保证冷却效果，通常会采用较大冷却水柱来覆盖较大的加工区域，也即该方式难以针对性地靠近切削刃的位置，不利于改善加工环境，易造成冷却液的浪费，增加了冷却成本；
另一种是采用内冷方式，该方式需要配合内冷却刀具使用；内冷却刀具内部设置有与机床连接的冷却液进水孔，冷却液用软管与内冷却刀具的冷却液进水孔直接连通，加工时，通过向内冷却刀具内部的冷却液进水孔通入冷却液实现冷却，但是该方式所需冷却设置结构复杂，不便于控制，冷却可靠性无法得到保证，另外该方式且需要配备专门的刀具，价格昂贵。
因此，现有的刀具冷却装置不能够实现冷却液和切削刃的精确对准、控制不便且冷却成本较高，无法满足使用需求。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中刀具冷却装置不能够实现冷却液和切削刃的精确对准、控制不便且冷却成本较高的缺陷。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种数控机床刀具冷却装置的对准控制方法，包括：
根据刀具轨迹和刀具半径计算出刀触点位置，并将所述刀触点位置发送至PLC控制器；
PLC控制器根据所述刀触点位置控制调整装置对刀具冷却装置进行两自由度姿态调整，使得所述刀具冷却装置的喷嘴对准刀触点。
在本发明的一个实施例中，所述PLC控制器根据第一调整参数和第二调整参数控制调整装置对刀具冷却装置进行两自由度姿态调整；所述第一调整参数和第二调整参数是根据所述刀触点位置计算得到。
定义所述刀具冷却装置的喷嘴和刀触点之间的连线位第一连线，所述刀具的刀位点和刀触点之间的连线为第二连线，则所述第二调整参数为所述第一连线和第二连线之间的夹角；所述第一调整参数为刀具冷却装置的喷嘴和刀触点之间的位置矢量。
在本发明的一个实施例中，所述PLC控制器还实时获取刀具进给速度和切削强度，并根据刀具进给速度和切削强度对刀具冷却装置的冷却液喷射强度进行调整。
在本发明的一个实施例中，所述PLC控制器根据刀具进给速度和切削强度对刀具冷却装置的冷却液喷射强度进行调整的方法为：若刀具进给速度和/或切削强度增大时，则PLC控制器控制刀具冷却装置增大冷却液喷射强度。
在本发明的一个实施例中，所述刀具冷却装置的喷嘴连接在摆转杆件上，所述摆转杆件和旋转杆件相铰接，所述PLC控制器根据所述刀触点位置控制调整装置驱动摆转杆件相对旋转杆件摆转，以及控制调整装置驱动旋转杆件旋转。
在本发明的一个实施例中，所述PLC控制器还用于控制刀具的更换。
在本发明的一个实施例中，所述PLC控制器还用于控制产品的装夹。
在本发明的一个实施例中，所述刀触点位置通过有线传输方式发送至PLC控制器。
在本发明的一个实施例中，所述刀触点位置通过无线传输方式发送至PLC控制器。
在本发明的一个实施例中，所述无线传输方式包括蓝牙传输、红外传输或Wi-Fi无线传输。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
本发明所述的数控机床刀具冷却装置的对准控制方法，使得冷却液能够精确对准切削刃位置进行喷射，直达切屑下方，大大提高了冷却效果，减少了冷却液的浪费；整体结构简单、便于控制和调整，降低了冷却成本。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明的数控机床刀具冷却装置的对准控制方法的流程图；
图2是本发明中刀具冷却装置的对准建模示意图；
图3是本发明中刀具冷却装置的调整示意图；
说明书附图标记说明：1、刀具；2、喷嘴，3、摆转杆件，4、旋转杆件。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
参照图1所示，本发明公开了一种数控机床刀具冷却装置的对准控制方法，包括：
根据刀具1的轨迹和刀具1的半径计算出刀触点位置，并将刀触点位置发送至PLC控制器；
PLC控制器根据刀触点位置控制调整装置对刀具冷却装置进行两自由度姿态调整，使得刀具冷却装置的喷嘴2对准刀触点。
其中，刀触点是指刀具1和加工产品的接触点。
可以理解地，数控机床的刀具轨迹是通过轨迹插补方式得到。
在其中一个实施方式中，在数控机床运行数控加工程序的过程中，可从数控***原有的插补模块中获取当前插补周期的加工信息，包括加工速度、各个运动轴的实际位置和误差等数据，同时，从数控***原有的解释模块中获取当前正在执行的程序段，并对每个程序段开始和结束运行的时间进行记录，对加工信息每次的获取时刻也进行记录，以便于进行后续追踪和便于PLC控制器进行信息调用。
上述调整装置为两自由度调整装置。
在其中一个实施方式中，PLC控制器根据第一调整参数
Figure BDA0003139289400000041
和第二调整参数θ控制调整装置对刀具冷却装置进行两自由度姿态调整；第一调整参数
Figure BDA0003139289400000042
和第二调整参数θ是根据刀触点位置计算得到。
如图2所示，图2中A点为刀位点，B点为刀触点，定义刀具冷却装置的喷嘴2和刀触点B之间的连线为第一连线，刀具1的刀位点A和刀触点B之间的连线为第二连线，则第二调整参数θ为第一连线和第二连线之间的夹角；第一调整参数
Figure BDA0003139289400000043
为刀具冷却装置的喷嘴2和刀触点B之间的位置矢量,也即第一连线所在的矢量。通过计算第一调整参数
Figure BDA0003139289400000044
使得刀触点B、刀位点A及喷嘴2共面，通过计算第二调整参数θ，可以精确微调喷嘴2位置，使得喷嘴2更加精确地对准刀触点B。
可以理解地，刀位点是指刀具1的定位基准点，对刀时应使对刀点与刀位点重合，通常刀触点位置由刀位点位置偏置一刀具半径得到。
上述第一调整参数
Figure BDA0003139289400000045
和第二调整参数θ可由数控机床进行计算，并将计算结果传输给PLC控制器，也可由PLC控制器直接进行第一调整参数
Figure BDA0003139289400000046
和第二调整参数θ的计算。
在其中一个实施方式中，PLC控制器还实时获取刀具1的进给速度和切削强度，并根据刀具1的进给速度和切削强度对刀具冷却装置的喷嘴2的冷却液喷射强度进行调整，利于达到更好地冷却效果，也避免了冷却液的浪费。
数控机床和PLC控制器之间可进行数据交换，数控机床可将刀具1的进给速度和切削强度传输给PLC控制器。
在其中一个实施方式中，PLC控制器根据刀具1的进给速度和切削强度对刀具冷却装置的喷嘴2喷出的冷却液喷射强度进行调整的方法为：若刀具1的进给速度和/或切削强度增大时，则PLC控制器控制刀具冷却装置增大冷却液喷射强度。
在其中一个实施方式中，如图3所示，刀具冷却装置的喷嘴2连接在摆转杆件3上，摆转杆件3和旋转杆件4在C点相铰接，PLC控制器根据刀触点位置控制调整装置驱动摆转杆件3相对旋转杆件4摆转，也即使得摆转杆件3围绕C点摆动，以及控制调整装置驱动旋转杆件4围绕D处转轴旋转。
在其中一个实施方式中，PLC控制器还用于控制刀具1的更换。
在其中一个实施方式中，PLC控制器还用于控制产品的装夹。
在其中一个实施方式中，刀触点位置通过有线传输方式发送至PLC控制器，或者刀触点位置通过无线传输方式发送至PLC控制器。
在其中一个实施方式中，无线传输方式包括蓝牙传输、红外传输或Wi-Fi无线传输。
在其中一个实施方式中，PLC控制器采用循环扫描方式进行工作，以便于实时获取刀具运行状态信息，例如刀具进给速度和切削速度等。
本实施例的数控机床刀具冷却装置的对准控制方法，以刀触点位置作为刀具冷却装置的喷嘴对准基准，提高了对准精度，另外通过PLC控制器来控制调整装置进行两自由度运动来实现刀具冷却装置的两自由度姿态调整，实现了冷却液喷嘴的不同方向调节，更好地保证冷却液喷嘴能够精确地对准刀触点，使得冷却液能够精确对准切削刃位置进行喷射，直达切屑下方，使得冷却液从加工区域下方进行精确冷却；大大提高了加工质量和刀具寿命；可以实现具冷却装置的在线实时调整，调整过程无需停止产品加工，从而更好地保证数控加工效率；通过PLC控制器来传输数据，而不需要新增传感器来反馈数据，便于控制、安装且利于节约成本；整体结构简单、便于控制和调整，加工和使用成本低，利于推广应用。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种数控机床刀具冷却装置的对准控制方法，其特征在于：包括：
根据刀具轨迹和刀具半径计算出刀触点位置，并将所述刀触点位置发送至PLC控制器；
PLC控制器根据所述刀触点位置控制调整装置对刀具冷却装置进行两自由度姿态调整，使得所述刀具冷却装置的喷嘴对准刀触点。
2.根据权利要求1所述的数控机床刀具冷却装置的对准控制方法，其特征在于：所述PLC控制器根据第一调整参数和第二调整参数控制调整装置对刀具冷却装置进行两自由度姿态调整；所述第一调整参数和第二调整参数是根据所述刀触点位置计算得到。
定义所述刀具冷却装置的喷嘴和刀触点之间的连线位第一连线，所述刀具的刀位点和刀触点之间的连线为第二连线，则所述第二调整参数为所述第一连线和第二连线之间的夹角；所述第一调整参数为刀具冷却装置的喷嘴和刀触点之间的位置矢量。
3.根据权利要求1所述的数控机床刀具冷却装置的对准控制方法，其特征在于：所述PLC控制器还实时获取刀具进给速度和切削强度，并根据刀具进给速度和切削强度对刀具冷却装置的冷却液喷射强度进行调整。
4.根据权利要求3所述的数控机床刀具冷却装置的对准控制方法，其特征在于：所述PLC控制器根据刀具进给速度和切削强度对刀具冷却装置的冷却液喷射强度进行调整的方法为：若刀具进给速度和/或切削强度增大时，则PLC控制器控制刀具冷却装置增大冷却液喷射强度。
5.根据权利要求1所述的数控机床刀具冷却装置的对准控制方法，其特征在于：所述刀具冷却装置的喷嘴连接在摆转杆件上，所述摆转杆件和旋转杆件相铰接，所述PLC控制器根据所述刀触点位置控制调整装置驱动摆转杆件相对旋转杆件摆转，以及控制调整装置驱动旋转杆件旋转。
6.根据权利要求1所述的数控机床刀具冷却装置的对准控制方法，其特征在于：所述PLC控制器还用于控制刀具的更换。
7.根据权利要求1所述的数控机床刀具冷却装置的对准控制方法，其特征在于：所述PLC控制器还用于控制产品的装夹。
8.根据权利要求1所述的数控机床刀具冷却装置的对准控制方法，其特征在于：所述刀触点位置通过有线传输方式发送至PLC控制器。
9.根据权利要求1所述的数控机床刀具冷却装置的对准控制方法，其特征在于：所述刀触点位置通过无线传输方式发送至PLC控制器。
10.根据权利要求9所述的数控机床刀具冷却装置的对准控制方法，其特征在于：所述无线传输方式包括蓝牙传输、红外传输或Wi-Fi无线传输。
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