專利名稱：一種自動(dòng)補(bǔ)償溫度形變和刀具形偏的坐標(biāo)系系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及ー種自動(dòng)補(bǔ)償溫度形變和刀具形偏的坐標(biāo)系系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
數(shù)控機(jī)床的エ件加工，一般是由程序控制完成的，所以坐標(biāo)系和坐標(biāo)的確定與使用非常重要。為了說(shuō)明質(zhì)點(diǎn)的位置、運(yùn)動(dòng)速度快慢和運(yùn)動(dòng)方向等，必須選取一個(gè)參照系，在參照系中，為確定空間ー質(zhì)點(diǎn)的位置，按規(guī)定方法選取的有次序的一組數(shù)據(jù)來(lái)標(biāo)識(shí)質(zhì)點(diǎn)的位置，這就叫做“坐標(biāo)”。在某ー問(wèn)題中規(guī) 定坐標(biāo)的方法，就是該問(wèn)題所用的坐標(biāo)系。如果質(zhì)點(diǎn)沿直線運(yùn)動(dòng)，為了定量描述質(zhì)點(diǎn)的位置變化，可以以這條直線為X軸，在直線上規(guī)定原點(diǎn)、正方向和單位長(zhǎng)度，建立直線坐標(biāo)系。坐標(biāo)系的種類很多，常用的坐標(biāo)系有笛卡爾直角坐標(biāo)系、平面極坐標(biāo)系、柱面坐標(biāo)系(或稱柱坐標(biāo)系)和球面坐標(biāo)系(或稱球坐標(biāo)系)等。在數(shù)控系統(tǒng)和機(jī)床中常用的坐標(biāo)系為直角坐標(biāo)系,或稱為正交坐標(biāo)系。坐標(biāo)系的定義根據(jù)IS0841標(biāo)準(zhǔn)，用右手笛卡兒坐標(biāo)系作為標(biāo)準(zhǔn)確定。數(shù)控系統(tǒng)中的坐標(biāo)系管理単元，為系統(tǒng)中的其他各個(gè)模塊提供與坐標(biāo)相關(guān)的ー些服務(wù)功能。其主要功能有1、機(jī)床坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值與各個(gè)坐標(biāo)系下坐標(biāo)值互轉(zhuǎn)；2、管理各個(gè)坐標(biāo)系的原點(diǎn)偏置；3.處理各個(gè)坐標(biāo)系激活狀態(tài)的切換事件?，F(xiàn)有技術(shù)中，數(shù)控系統(tǒng)建立四個(gè)坐標(biāo)系機(jī)床坐標(biāo)系G53、機(jī)床原點(diǎn)偏置坐標(biāo)系G92、エ件坐標(biāo)系(G54 G59)和局部坐標(biāo)系G52，通過(guò)該四個(gè)坐標(biāo)系實(shí)現(xiàn)定位加工。機(jī)床坐標(biāo)系G53的原點(diǎn)是生產(chǎn)廠家在制造機(jī)床時(shí)的固定坐標(biāo)系原點(diǎn)，也稱機(jī)床零點(diǎn)。它是在機(jī)床裝配、調(diào)試時(shí)已經(jīng)確定下來(lái)的，是機(jī)床加工的基準(zhǔn)點(diǎn)。在使用中機(jī)床坐標(biāo)系是由參考點(diǎn)來(lái)確定的，機(jī)床系統(tǒng)啟動(dòng)后，進(jìn)行返回參考點(diǎn)操作，機(jī)床坐標(biāo)系就建立了。坐標(biāo)系ー經(jīng)建立，只要不切斷電源，坐標(biāo)系就不會(huì)變化。機(jī)床原點(diǎn)偏置坐標(biāo)系G92的設(shè)定是通過(guò)改變エ件坐標(biāo)系(G54 G59)的原點(diǎn)偏移量來(lái)實(shí)現(xiàn)的。エ件坐標(biāo)系，是編程人員在編制程序時(shí)用來(lái)確定刀具和程序起點(diǎn)的，該坐標(biāo)系的原點(diǎn)可由編程人員根據(jù)具體情況確定，但坐標(biāo)軸的方向應(yīng)與機(jī)床坐標(biāo)系一致并且與之有確定的尺寸關(guān)系。G54 G59為設(shè)定加工坐標(biāo)系指令。G54對(duì)應(yīng)一號(hào)エ件坐標(biāo)系，其余以此類推。G54 G59在加工程序中出現(xiàn)時(shí)，即選擇了相應(yīng)的加工坐標(biāo)系。功能選擇某一個(gè)エ件坐標(biāo)系使其當(dāng)前激活處于有效狀態(tài)，從此開(kāi)始，采用絕對(duì)值編程指定的坐標(biāo)位置均為從該エ件坐標(biāo)系原點(diǎn)開(kāi)始。局部坐標(biāo)系是在エ件坐標(biāo)系的基礎(chǔ)上建立的，同時(shí)局部坐標(biāo)系建立不改變エ件坐標(biāo)和機(jī)床坐標(biāo)系。G52 Xx Yy Zz Aa Bb Ce可在エ件坐標(biāo)系(G54 G59)中設(shè)定局部坐標(biāo)系。G52IP_設(shè)定局部坐標(biāo)系G52取消局部坐標(biāo)系
局部坐標(biāo)的原點(diǎn)偏置設(shè)定在エ件坐標(biāo)系中以IP_指定的位置；如果G52指令是XO YO ZO就是取消相應(yīng)軸的局部坐標(biāo)，所有IP都不指定，表示取消局部坐標(biāo)系?，F(xiàn)有數(shù)控系統(tǒng)中，數(shù)控系統(tǒng)按照理想狀態(tài)模式進(jìn)行加工，不監(jiān)控補(bǔ)償加工過(guò)程中刀尖的形變和運(yùn)動(dòng)控制部件的形變帶來(lái)的刀尖點(diǎn)的位置偏移。為了使加工更加精確，用戶經(jīng)過(guò)估測(cè)，通過(guò)編程將刀具在加工過(guò)程中的形變加以考慮，加入刀尖點(diǎn)的位置偏移補(bǔ)償。但因?yàn)樵诩庸み^(guò)程中，需要根據(jù)不同的加工部位選擇不同在加工刀具，每次換刀后需要重新編程改寫參數(shù)，很不方便。而且，經(jīng)用戶估測(cè)在編程中加入的刀尖點(diǎn)位置偏移補(bǔ)償數(shù)據(jù)并不準(zhǔn)確。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在干，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的數(shù)控系統(tǒng)不能自動(dòng)對(duì)加工過(guò)程中刀尖的形變和運(yùn)動(dòng)控制部件的形變加以補(bǔ)償?shù)娜毕荩峁┅`種自動(dòng)補(bǔ)償溫度變化引起 的形變；還可以解決由于換刀后，要修改NC程序中相關(guān)的刀具的形偏補(bǔ)償代碼的麻煩，實(shí)現(xiàn)換刀后自動(dòng)補(bǔ)償?shù)毒咝纹囊环N坐標(biāo)系系統(tǒng)。本發(fā)明提供ー種自動(dòng)補(bǔ)償溫度形變和刀具形偏的坐標(biāo)系系統(tǒng)，其特征在于，包括將各個(gè)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值轉(zhuǎn)換成機(jī)床坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值和/或?qū)C(jī)床坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值轉(zhuǎn)換成各個(gè)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值的坐標(biāo)系管理単元，與坐標(biāo)系管理単元和NC程序文件庫(kù)單元連接，NC程序文件庫(kù)單元中的程序編譯后發(fā)送至坐標(biāo)管理単元，用坐標(biāo)管理単元中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為插補(bǔ)単元可識(shí)別的運(yùn)動(dòng)服務(wù)請(qǐng)求指令的程序代碼解析単元；與程序代碼解析單元連接，處理來(lái)自于程序代碼解析器的運(yùn)動(dòng)服務(wù)請(qǐng)求指令的插補(bǔ)單元；與插補(bǔ)單元連接，接收插補(bǔ)単元的計(jì)算結(jié)果，井根據(jù)該結(jié)果以及伺服位置信息對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行位置閉環(huán)控制的位置閉環(huán)控制単元；與位置閉環(huán)控制單元連接，驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行位置移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)單元；其中，坐標(biāo)系管理単元包括與換刀執(zhí)行単元和刀具信息數(shù)據(jù)庫(kù)連接，通過(guò)讀取換刀執(zhí)行單元當(dāng)前換取的刀具型號(hào)，到刀具信息數(shù)據(jù)庫(kù)中尋取相對(duì)應(yīng)的刀尖點(diǎn)偏移向量，計(jì)算出當(dāng)前刀尖點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)后送入刀尖點(diǎn)修正坐標(biāo)系，同時(shí)以該點(diǎn)為原點(diǎn)偏置建立刀尖點(diǎn)坐標(biāo)系的刀尖點(diǎn)坐標(biāo)系建立模塊；與刀尖點(diǎn)坐標(biāo)系建立模塊和計(jì)算單元連接，以來(lái)自于計(jì)算單元的當(dāng)前刀具伸縮量和運(yùn)動(dòng)控制部件伸縮量為原點(diǎn)偏置矢量，建立刀尖點(diǎn)修正坐標(biāo)系的刀尖點(diǎn)修正坐標(biāo)系建立模塊，其中計(jì)算單元根據(jù)傳感単元檢測(cè)到的運(yùn)動(dòng)控制部件和刀具當(dāng)前的溫度，從運(yùn)動(dòng)控制部件形變數(shù)據(jù)庫(kù)中調(diào)取當(dāng)前溫度下運(yùn)動(dòng)控制部件的伸縮量，從刀具信息數(shù)據(jù)庫(kù)中調(diào)取當(dāng)前溫度下刀具的伸縮量。優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還包括與計(jì)算單元連接，存儲(chǔ)刀具磨損長(zhǎng)度的刀具磨損量數(shù)據(jù)庫(kù)。優(yōu)選地，坐標(biāo)系管理單元還包括與刀尖點(diǎn)修正坐標(biāo)系建立連接的機(jī)床原點(diǎn)偏置坐標(biāo)系建立模塊；與機(jī)床原點(diǎn)偏置坐標(biāo)系建立模塊連接，在機(jī)床原點(diǎn)偏置坐標(biāo)系建立模塊基礎(chǔ)上進(jìn)行偏置計(jì)算的エ件坐標(biāo)系建立模塊；與エ件坐標(biāo)系建立模塊連接，在機(jī)床原點(diǎn)偏置坐標(biāo)系建立模塊基礎(chǔ)上進(jìn)行偏置計(jì)算的局部坐標(biāo)系建立模塊。實(shí)施本發(fā)明的自動(dòng)補(bǔ)償溫度形變和刀具形偏的坐標(biāo)系系統(tǒng)，具有以下有益效果在傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加刀尖點(diǎn)坐標(biāo)系建立模塊和刀尖點(diǎn)修正坐標(biāo)系建立模塊。通過(guò)刀尖點(diǎn)坐標(biāo)系建立模塊建立刀尖點(diǎn)坐標(biāo)系，從而對(duì)刀尖點(diǎn)的位置加以監(jiān)控，代替現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)運(yùn)動(dòng)控制點(diǎn)(銑削主軸端部或車削刀架特定位置)的監(jiān)控。刀尖點(diǎn)修正坐標(biāo)系根據(jù)加エ過(guò)程中溫度的變化引起的刀具長(zhǎng)度變化和運(yùn)動(dòng)控制部件的長(zhǎng)度變化，和/或刀具的磨損帶來(lái)的刀具長(zhǎng)度變化修正當(dāng)前刀尖點(diǎn)的位置偏移。省略了用戶通過(guò)編程加入刀尖點(diǎn)位置偏移補(bǔ)償工作，并且能夠保證加工的精確度。



圖I是現(xiàn)有技術(shù)中數(shù)控系統(tǒng)的四層坐標(biāo)系結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是數(shù)控機(jī)床右手笛卡爾直角坐標(biāo)系的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是數(shù)控機(jī)床線性軸和旋轉(zhuǎn)軸的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是機(jī)床原點(diǎn)偏置坐標(biāo)系原點(diǎn)偏置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明的自動(dòng)補(bǔ)償溫度形變和刀具形偏的坐標(biāo)系系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本發(fā)明的自動(dòng)補(bǔ)償溫度形變和刀具形偏的坐標(biāo)系系統(tǒng)的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是銑削中的對(duì)刀計(jì)算原理示意圖；圖8是車削中的對(duì)刀計(jì)算原理示意圖；圖9是本發(fā)明的自動(dòng)補(bǔ)償溫度形變和刀具形偏的坐標(biāo)系系統(tǒng)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖10是坐標(biāo)系管理單元的控制流程圖；圖11是エ件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖12是現(xiàn)有數(shù)控系統(tǒng)加工后的誤差示意圖；圖13是本發(fā)明的自動(dòng)補(bǔ)償溫度形變和刀具形偏的坐標(biāo)系系統(tǒng)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖14是本發(fā)明自動(dòng)補(bǔ)償溫度形變和刀具形偏的坐標(biāo)系系統(tǒng)加工后的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式圖I是現(xiàn)有技術(shù)中數(shù)控系統(tǒng)的四層坐標(biāo)系結(jié)構(gòu)，如圖所示?，F(xiàn)有技術(shù)中，數(shù)控系統(tǒng)中建立四層坐標(biāo)系結(jié)構(gòu)機(jī)床坐標(biāo)系G53、機(jī)床原點(diǎn)偏置坐標(biāo)系G92、エ件坐標(biāo)系G54 G59和局部坐標(biāo)系G52。機(jī)床坐標(biāo)系G53的原點(diǎn)是生產(chǎn)廠家在制造機(jī)床時(shí)的固定坐標(biāo)系原點(diǎn)，也稱機(jī)床零點(diǎn)。它是在機(jī)床裝配、調(diào)試時(shí)已經(jīng)確定下來(lái)的，是機(jī)床加工的基準(zhǔn)點(diǎn)。在使用中機(jī)床坐標(biāo)系是由參考點(diǎn)來(lái)確定的，機(jī)床系統(tǒng)啟動(dòng)后，進(jìn)行返回參考點(diǎn)操作，機(jī)床坐標(biāo)系就建立了。坐標(biāo)系ー經(jīng)建立，只要不切斷電源，坐標(biāo)系就不會(huì)變化。X、Z分別代表兩個(gè)軸向。機(jī)床原點(diǎn)偏置坐標(biāo)系G92的原點(diǎn)O在機(jī)床坐標(biāo)系G53原點(diǎn)在基礎(chǔ)上偏移得到。在加工過(guò)程中，エ件坐標(biāo)系G54 G59中只有ー個(gè)處于生效狀態(tài)，即當(dāng)前加工在エ件所對(duì)應(yīng)的エ件坐標(biāo)系處于生效狀態(tài)。在加工的過(guò)程，在當(dāng)前生效在エ件坐標(biāo)系的基礎(chǔ)上建立局部坐標(biāo)系G52。圖2是數(shù)控機(jī)床右手笛卡爾直角坐標(biāo)系的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示。(I)、伸出右手的大拇指、食指和中指，并互為90度。則大拇指代表X坐標(biāo)，食指代表Y坐標(biāo)，中指代表Z坐標(biāo)。⑵、大拇指的指向?yàn)閄坐標(biāo)的正方向，食指的指向?yàn)閅坐標(biāo)的正方向，中指的指向?yàn)閆坐標(biāo)的正方向。數(shù)控機(jī)床的每種坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸均分為線性軸(進(jìn)給軸)和旋轉(zhuǎn)軸兩種。圖3是數(shù)控機(jī)床線性軸和旋轉(zhuǎn)軸的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示。X軸、Y軸、Z軸分別為數(shù)控機(jī)床線性軸，圍繞X、Y、Z坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)分別用A、B、C表示，根據(jù)右手螺旋定則，大拇指的指向?yàn)閄、Y、Z坐標(biāo)中任意一軸的正向，則其余四指的旋轉(zhuǎn)方向即為旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)A、B、C的正向 。運(yùn)動(dòng)方向W、V、U的確定原則エ件相對(duì)靜止，而刀具運(yùn)動(dòng)。增大刀具與エ件距離的方向即為各坐標(biāo)軸的正方向。圖4是機(jī)床原點(diǎn)偏置坐標(biāo)系原點(diǎn)偏置的結(jié)構(gòu)示意圖,如圖所示。利用坐標(biāo)系原點(diǎn)偏置指令來(lái)實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)系原點(diǎn)偏置，格式如下G92Xx Yy Zz Aa Bb Ce。指令中的(x，y，z，a，b，c)是當(dāng)前位置在改變坐標(biāo)軸原點(diǎn)偏置后新的坐標(biāo)值。未指定的軸，其坐標(biāo)軸原點(diǎn)偏置不變。執(zhí)行該指令后，機(jī)床坐標(biāo)系不發(fā)生改變，エ件坐標(biāo)系原點(diǎn)對(duì)應(yīng)發(fā)生偏置。在本實(shí)施例中，設(shè)在執(zhí)行G92指令前,機(jī)床原點(diǎn)偏置坐標(biāo)系原點(diǎn)位置為(400,500)。執(zhí)行G92 X300 Y350后，機(jī)床原點(diǎn)偏置坐標(biāo)系G92坐標(biāo)軸原點(diǎn)位置自動(dòng)變成為(300，350)。相應(yīng)的機(jī)床原點(diǎn)偏置坐標(biāo)系G92坐標(biāo)軸原點(diǎn)偏置為Xoffset = 100，Yoffset = 150。エ件坐標(biāo)系的原點(diǎn)偏置通過(guò)G92 IP_指令設(shè)定，執(zhí)行G92 IP_指令后，刀具上的點(diǎn)，例如刀尖就處在指定的坐標(biāo)系位置。可以把G92坐標(biāo)軸偏置當(dāng)作對(duì)G54 G59エ件坐標(biāo)系原點(diǎn)位置的ー個(gè)修正。G92影響G54 G59所有エ件坐標(biāo)系的原點(diǎn)位置，且只對(duì)G92所指定的坐標(biāo)軸產(chǎn)生影響。圖5是本發(fā)明的自動(dòng)補(bǔ)償溫度形變和刀具形偏的坐標(biāo)系系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示。所述坐標(biāo)系系統(tǒng)，包括坐標(biāo)系管理単元、NC程序文件譯碼單元、程序代碼解析単元、插補(bǔ)單元、位置閉環(huán)控制単元和驅(qū)動(dòng)單元，還包括換刀單元、刀具信息數(shù)據(jù)庫(kù)、運(yùn)動(dòng)控制部件形變數(shù)據(jù)庫(kù)、傳感単元、刀具和主軸形變數(shù)據(jù)庫(kù)、計(jì)算単元，坐標(biāo)系管理単元包括刀尖點(diǎn)坐標(biāo)系建立模塊和刀尖點(diǎn)修正坐標(biāo)系建立模塊。刀具信息數(shù)據(jù)庫(kù)和換刀執(zhí)行単元與刀尖點(diǎn)坐標(biāo)系建立模塊連接，傳感單元、刀具形變數(shù)據(jù)庫(kù)和運(yùn)動(dòng)控制部件形變數(shù)據(jù)庫(kù)與計(jì)算單元連接，計(jì)算單元與刀尖點(diǎn)修正坐標(biāo)系建立模塊連接，刀尖點(diǎn)坐標(biāo)系建立模塊與刀尖點(diǎn)修正坐標(biāo)系建立模塊連接，坐標(biāo)系管理単元與NC程序文件譯碼單元和程序代碼解析單元連接，程序代碼解析単元與插補(bǔ)單元連接，插補(bǔ)單元與位置閉環(huán)控制單元連接，位置閉環(huán)控制単元與驅(qū)動(dòng)模塊連接。本發(fā)明的自動(dòng)補(bǔ)償溫度形變和刀具形偏的坐標(biāo)系系統(tǒng)的工作原理如下加工エ件前，對(duì)在加工過(guò)程中需要用到的所有刀具進(jìn)行一一對(duì)刀，獲取每種刀具的刀尖點(diǎn)偏移向量，存儲(chǔ)到刀具信息數(shù)據(jù)庫(kù)中。安裝加工エ件，選擇并安裝加工刀具后，給數(shù)控機(jī)床上電。通過(guò)返參操作或絕對(duì)式位置反饋操作獲取機(jī)床坐標(biāo)系坐標(biāo)軸原點(diǎn)。讀取運(yùn)動(dòng)控制點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值，并將該坐標(biāo)值送入刀尖點(diǎn)坐標(biāo)系建立単元。運(yùn)動(dòng)控制點(diǎn)，通常在銑削系統(tǒng)中指定為主軸端部，在車削系統(tǒng)中指定為刀架的某一易于測(cè)量的點(diǎn)。當(dāng)需要接收到換刀指令吋，換刀執(zhí)行単元執(zhí)行換刀操作，刀尖點(diǎn)坐標(biāo)系通過(guò)換刀執(zhí)行單元讀取當(dāng)前刀具型號(hào)，到刀具信息數(shù)據(jù)庫(kù)中尋取相對(duì)應(yīng)的刀尖點(diǎn)偏移向量，并根據(jù)運(yùn)動(dòng)控制點(diǎn)的坐標(biāo)值和刀尖點(diǎn)偏移向量計(jì)算計(jì)算出當(dāng)前刀尖點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)后送入刀尖點(diǎn)修正坐標(biāo)系，同時(shí)以該點(diǎn)為原點(diǎn)偏置建立刀尖點(diǎn)坐標(biāo)系的刀尖點(diǎn)坐標(biāo)系建立模塊，并將當(dāng)前刀尖點(diǎn)原點(diǎn)偏置的坐標(biāo)值送入刀尖點(diǎn)修正坐標(biāo)系建立模塊。傳感單元實(shí)時(shí)檢測(cè)當(dāng)前刀具溫度和當(dāng)前運(yùn)動(dòng)控制部件溫度，并將檢測(cè)到的溫度送入計(jì)算單元。刀具形變數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)著各溫度下運(yùn)動(dòng)控制部件的伸縮量，運(yùn)動(dòng)控制部件形變數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)著每種刀具在各種溫度下的伸縮量。計(jì)算單元根據(jù)傳感単元送入的刀具當(dāng)前溫度從刀具和主軸形變數(shù)據(jù)庫(kù)中調(diào)取當(dāng)前溫度下該刀具伸縮量，根據(jù)傳感単元送入的當(dāng)前運(yùn)動(dòng)控制部件的溫度從運(yùn)動(dòng)控制部件形變數(shù)據(jù)庫(kù)中調(diào)取運(yùn)動(dòng)控制部件的伸縮量，并將當(dāng)前刀具伸縮量和運(yùn)動(dòng)控制部件伸縮量送入刀尖點(diǎn)修正坐標(biāo)系建立模塊。刀尖點(diǎn)修正坐標(biāo)系建立模塊根據(jù)來(lái)自于刀尖點(diǎn)坐標(biāo)系建立模塊的當(dāng)前刀尖點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值和來(lái)自于計(jì)算單元的當(dāng)前溫度下該刀具的伸縮量和運(yùn)動(dòng)控制部件的伸縮量，計(jì)算求取刀尖點(diǎn)修正后在機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值并送入程序代碼解析単元，并以該點(diǎn)為原點(diǎn)建立刀尖點(diǎn)修正坐標(biāo)系。程序代碼解析單元對(duì)刀尖點(diǎn)修正后在機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值轉(zhuǎn)化為插補(bǔ)単元可識(shí)別的運(yùn)動(dòng)服務(wù)請(qǐng)求指令，發(fā)送至插補(bǔ)單元，插補(bǔ)單元通過(guò)位置閉環(huán)控制単元和驅(qū)動(dòng)單元控制電機(jī)運(yùn)動(dòng)軌跡。位置閉環(huán)控制単元根據(jù)插補(bǔ)単元的計(jì)算結(jié)果以及伺服位置信息對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行位置閉環(huán)控制。 為了進(jìn)一步提高數(shù)控系統(tǒng)加工精確度，本發(fā)明的自動(dòng)補(bǔ)償溫度形變和刀具形偏的坐標(biāo)系系統(tǒng)還包括與計(jì)算單元連接，存儲(chǔ)刀具磨損長(zhǎng)度的刀具磨損量數(shù)據(jù)庫(kù)。計(jì)算單元根據(jù)該刀具此次加工時(shí)間，從刀具磨損量數(shù)據(jù)庫(kù)中調(diào)取當(dāng)前刀具磨損量，根據(jù)傳感単元送入的刀具當(dāng)前溫度，從刀具和主軸形變數(shù)據(jù)庫(kù)中調(diào)取當(dāng)前溫度下該刀具和主軸伸縮量，根據(jù)傳感單元送入的運(yùn)動(dòng)控制部件當(dāng)前溫度，從運(yùn)動(dòng)控制部件形變數(shù)據(jù)庫(kù)中調(diào)取當(dāng)前溫度下運(yùn)動(dòng)控制部件的伸縮量，然后將當(dāng)前刀具磨損量、當(dāng)前刀具和主軸伸縮量，當(dāng)前運(yùn)動(dòng)控制部件的伸縮量送入刀尖點(diǎn)修正坐標(biāo)系建立模塊。刀尖點(diǎn)修正坐標(biāo)系建立模塊，根據(jù)來(lái)自于刀尖點(diǎn)坐標(biāo)系建立模塊的當(dāng)前刀尖點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值，來(lái)自于計(jì)算單元的當(dāng)前刀具磨損量、當(dāng)前溫度下該刀具和主軸伸縮量與當(dāng)前溫度下運(yùn)動(dòng)控制部件的伸縮量，計(jì)算求取刀尖點(diǎn)修正后在機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)置，并以該點(diǎn)為原點(diǎn)建立刀尖點(diǎn)修正坐標(biāo)系。為了保證具有完整兼容傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，坐標(biāo)系管理単元中還包括機(jī)床原點(diǎn)偏置坐標(biāo)系建立模塊、エ件坐標(biāo)系建立模塊和局部坐標(biāo)系建立模塊。圖6是本發(fā)明的自動(dòng)補(bǔ)償溫度形變和刀具形偏的坐標(biāo)系系統(tǒng)的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示。所述坐標(biāo)系系統(tǒng)，包括坐標(biāo)系管理単元、NC程序文件譯碼單元、程序代碼解析単元、插補(bǔ)單元、位置閉環(huán)控制單元和驅(qū)動(dòng)單元，還包括刀具信息數(shù)據(jù)庫(kù)、檢測(cè)単元、傳感單元、刀具和主軸形變數(shù)據(jù)庫(kù)、計(jì)算単元，坐標(biāo)系管理単元包括刀尖點(diǎn)坐標(biāo)系建立模塊、刀尖點(diǎn)修正坐標(biāo)系建立模塊、機(jī)床原點(diǎn)偏置坐標(biāo)系建立模塊、エ件坐標(biāo)系建立模塊和局部坐標(biāo)系建立模塊。當(dāng)用戶選擇采用原始數(shù)控系統(tǒng)方式進(jìn)行操作時(shí)，可以不激活刀尖點(diǎn)坐標(biāo)系建立模塊和刀尖點(diǎn)修正坐標(biāo)系建立模塊，此時(shí)，坐標(biāo)系管理單元中的坐標(biāo)系恢復(fù)至現(xiàn)有技術(shù)中的四層結(jié)構(gòu)。當(dāng)然，用戶也可以同時(shí)采用坐標(biāo)系管理単元中的六層坐標(biāo)系結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)控制精確度。此時(shí)，刀尖點(diǎn)修正坐標(biāo)系建立模塊與機(jī)床原點(diǎn)偏置坐標(biāo)系建立模塊連接，機(jī)床原點(diǎn)偏置坐標(biāo)系建立模塊與エ件坐標(biāo)系建立模塊連接，エ件坐標(biāo)系建立模塊與局部坐標(biāo)系建立模塊連接。
本發(fā)明通過(guò)對(duì)刀操作獲得刀尖點(diǎn)偏移向量(刀具長(zhǎng)度偏移向量)。圖7是銑削中的對(duì)刀計(jì)算原理示意圖，如圖所示。用戶可以手動(dòng)操作刀具到達(dá)ー個(gè)特定點(diǎn)，并指定該點(diǎn)在刀尖點(diǎn)偏移后的坐標(biāo)系后的坐標(biāo)，本發(fā)明將自動(dòng)完成刀尖點(diǎn)坐標(biāo)偏移向量的計(jì)算，并存儲(chǔ)在刀具信息數(shù)據(jù)庫(kù)中。對(duì)刀計(jì)算原理向量I為運(yùn)動(dòng)控制點(diǎn)機(jī)床坐標(biāo)系坐標(biāo)，向量2為用戶指定的刀尖點(diǎn)當(dāng)前坐標(biāo)；求向量3刀具長(zhǎng)度偏移向量。向量3 =向量2-向量I。圖8是車削中的對(duì)刀計(jì)算原理示意圖，如圖所示。用戶可以手動(dòng)操作刀具到達(dá)ー個(gè)特定點(diǎn)，并指定該點(diǎn)在刀尖點(diǎn)偏移后的坐標(biāo)系后的坐標(biāo)，本發(fā)明將自動(dòng)完成刀尖點(diǎn)坐標(biāo)偏移向量的計(jì)算并存儲(chǔ)在刀具信息數(shù)據(jù)庫(kù)中。對(duì)刀計(jì)算原理向量4為運(yùn)動(dòng)控制點(diǎn)機(jī)床坐標(biāo)系坐標(biāo)，向量5為用戶指定的刀尖點(diǎn)當(dāng)前坐標(biāo)；求向量6刀具長(zhǎng)度偏移向量。向量6 =向量5-向量4。 為了保證對(duì)刀操作的準(zhǔn)確性，用戶最好采用同一基準(zhǔn)，進(jìn)行所有刀具的對(duì)刀。多把刀采用不同基準(zhǔn)，將不同基準(zhǔn)間位置度誤差引入刀具長(zhǎng)度偏移量，將導(dǎo)致這些刀具同時(shí)參與一個(gè)零件加工時(shí)，不同刀具加工的型面間的位置度誤差。圖9是本發(fā)明的自動(dòng)補(bǔ)償溫度形變和刀具形偏的坐標(biāo)系系統(tǒng)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示。系統(tǒng)包括坐標(biāo)系管理器、HMI人機(jī)交互界面、程序代碼解析器、插補(bǔ)器、伺服位置閉環(huán)控制器。坐標(biāo)系管理器用來(lái)處理有關(guān)坐標(biāo)系相關(guān)的系統(tǒng)功能需求，坐標(biāo)系管理器主要的功能有1)將各個(gè)坐標(biāo)下的坐標(biāo)值處理成機(jī)床系下的坐標(biāo)值；2)將機(jī)床坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值處理成在各個(gè)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值；3)管理各個(gè)坐標(biāo)系的原點(diǎn)偏置；4)處理各種坐標(biāo)系激活和失效的請(qǐng)求；程序代碼解析器負(fù)責(zé)解析用戶編寫的自動(dòng)加工程序；為滿足插補(bǔ)器的輸入需要進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化；解析執(zhí)行用戶自動(dòng)加工程序中的宏指令，包括表達(dá)式計(jì)算、循環(huán)、調(diào)轉(zhuǎn)、邏輯判斷及系統(tǒng)參數(shù)和宏變量的讀寫操作。插補(bǔ)器負(fù)責(zé)對(duì)來(lái)自程序代碼解析器和界面手動(dòng)操作的運(yùn)動(dòng)服務(wù)請(qǐng)求。這些運(yùn)動(dòng)服務(wù)請(qǐng)求包括直線、圓弧等常規(guī)幾何軌跡。在數(shù)控機(jī)床中，刀具不能嚴(yán)格地按照要求加工的曲線運(yùn)動(dòng)，只能用折線軌跡逼近所要加工的曲線。插補(bǔ)(interpolation)是機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)依照一定方法確定刀具運(yùn)動(dòng)軌跡的過(guò)程。也可以說(shuō)，已知曲線上的某些數(shù)據(jù)，按照某種算法計(jì)算已知點(diǎn)之間的中間點(diǎn)的方法，也稱為“數(shù)據(jù)點(diǎn)的密化”。插補(bǔ)器根據(jù)“程序代碼解析器”輸入的基本數(shù)據(jù)，通過(guò)計(jì)算，把エ件輪廓的形狀描述出來(lái)，ー邊計(jì)算ー邊根據(jù)計(jì)算結(jié)果，向位置閉環(huán)控制器發(fā)送位置指令，從而將エ件加エ出所需要輪廓的形狀。HMI (Human Machine Interface)人機(jī)交互界面也叫“人機(jī)接ロ”。人機(jī)界面(又稱用戶界面或使用者界面)是數(shù)控系統(tǒng)和操作者之間進(jìn)行交互和信息交換的平臺(tái)，它實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部指令信息與人類可以接受的操作形式之間的轉(zhuǎn)換。伺服位置閉環(huán)控制器是以執(zhí)行部件(伺服電機(jī)系統(tǒng))的運(yùn)動(dòng)位置為控制對(duì)象的閉環(huán)控制系統(tǒng)，閉環(huán)控制是控制論的ー個(gè)基本概念，是根據(jù)控制對(duì)象輸出反饋來(lái)進(jìn)行校正的控制方式，它是在測(cè)量出實(shí)際與指定發(fā)生偏差時(shí)，來(lái)采用一定的控制算法(例如PID算法)進(jìn)行糾正的控制方法。伺服位置閉環(huán)控制器，負(fù)責(zé)接收插補(bǔ)器計(jì)算結(jié)果，并根據(jù)該結(jié)果及伺服位置信息對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行位置閉環(huán)控制，從而控制電機(jī)帶動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)精確的位置運(yùn)動(dòng)。坐標(biāo)系管理器從坐標(biāo)系原點(diǎn)偏置文件庫(kù)中讀取機(jī)床坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值，將機(jī)床坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值處理成在各個(gè)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值。坐標(biāo)系管理器將各個(gè)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值發(fā)送至HMI人機(jī)交互界面中進(jìn)行顯示，即顯示當(dāng)前位置在各坐標(biāo)系下坐標(biāo)。用戶通過(guò)HMI人機(jī)交互界面設(shè)置、顯示各個(gè)坐標(biāo)系的原點(diǎn)偏置，并將設(shè)置數(shù)據(jù)發(fā)送至坐標(biāo)管理器；坐標(biāo)管理器將各個(gè)坐標(biāo)下的坐標(biāo)值處理成機(jī)床系下的坐標(biāo)值存儲(chǔ)至坐標(biāo)系原點(diǎn)偏置文件庫(kù)。坐標(biāo)系管理器還管理各個(gè)坐標(biāo)系的原點(diǎn)偏置，以及處理各種坐標(biāo)系激活和失效的請(qǐng)求。程序代碼解析器負(fù)責(zé)解析用戶編寫的自動(dòng)加工程序；為滿足插補(bǔ)器的輸入需要進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化；解析執(zhí)行用戶自動(dòng)加工程序中的宏指令。插補(bǔ)器根據(jù)“程序代碼解析器”輸入的基本數(shù)據(jù)，通過(guò)計(jì)算，把エ件輪廓的形狀描述出來(lái)，ー邊計(jì)算ー邊根據(jù)計(jì)算結(jié)果，向位置閉環(huán)控制器發(fā)送位置指令，從而將エ件加工出所需要輪廓的形狀。本發(fā)明可以依據(jù)開(kāi)發(fā)數(shù)控系統(tǒng)時(shí)選用不同的操作系統(tǒng)和開(kāi)發(fā)工具，有多種實(shí)現(xiàn)方式。本實(shí)施例中通過(guò)C++語(yǔ)言方式實(shí)現(xiàn)。圖10是坐標(biāo)系管理単元的控制流程圖，如圖所示。首先定義ー個(gè)坐標(biāo)系類(CCoordSys)，用來(lái)表示坐標(biāo)系，坐標(biāo)系對(duì)外提供以下接ロ SetName設(shè)置坐標(biāo)系名GetName獲取坐標(biāo)系名 SetOVector設(shè)置原點(diǎn)向量GetOVector獲取原點(diǎn)向量Serialize序列化坐標(biāo)系(用于保存和恢復(fù))用該坐標(biāo)系類(CCoordSys)實(shí)例化出各個(gè)坐標(biāo)系，例如エ件坐標(biāo)系，局部坐標(biāo)系，G92坐標(biāo)系等。為了統(tǒng)一管理這些坐標(biāo)系，定義ー個(gè)坐標(biāo)系管理類(CCoordSysMng)，統(tǒng)ー對(duì)其他豐旲塊提供坐標(biāo)系相關(guān)的服務(wù)，坐標(biāo)系外提供以下接ロ FindCSbyName用坐標(biāo)系名稱來(lái)查找坐標(biāo)系；SetOVectByName用坐標(biāo)系名稱來(lái)索引并設(shè)置坐標(biāo)系的原點(diǎn)偏置；GetOVectByName用坐標(biāo)系名稱來(lái)索引并獲取坐標(biāo)系的原點(diǎn)偏置；ActCSbyName用坐標(biāo)系名稱來(lái)索引并生效某個(gè)坐標(biāo)系；ResetCS復(fù)位坐標(biāo)系管理類，使坐標(biāo)系的有效狀態(tài)恢復(fù)到開(kāi)機(jī)狀態(tài)；CaicOVectByName用坐標(biāo)系名稱來(lái)索引，為使當(dāng)前坐標(biāo)值為指定值而計(jì)算并設(shè)置坐標(biāo)系原點(diǎn)偏置矢量toMachinePos將當(dāng)前坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值轉(zhuǎn)換為機(jī)床坐標(biāo)系的坐標(biāo)值；toCoordSysPos將當(dāng)前機(jī)床坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值轉(zhuǎn)換為當(dāng)前坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值；Serialize序列化，用來(lái)保存和恢復(fù)坐標(biāo)系；坐標(biāo)系的坐標(biāo)值轉(zhuǎn)換功能實(shí)際上就是矢量之間的運(yùn)算，運(yùn)算也只是簡(jiǎn)單的矢量加減運(yùn)算，所以我們創(chuàng)建一個(gè)坐標(biāo)系的指針鏈表CoordSysPList，鏈表中每ー個(gè)元素表示一層坐標(biāo)系指針，當(dāng)該層有坐標(biāo)系激活有效時(shí)，指針指向該激活的坐標(biāo)系，當(dāng)該層坐標(biāo)系無(wú)效時(shí)就指向特別為方便計(jì)算而創(chuàng)建零向量坐標(biāo)系，所以CalcOVectByName、toMachinePos和toCoordSysPos等幾個(gè)變換函數(shù)姆次計(jì)算時(shí),就無(wú)需判斷各個(gè)坐標(biāo)的激活狀態(tài)，而是直接遍歷CoordSysPList就可以完成計(jì)算，大大的簡(jiǎn)化了代碼和提高了計(jì)算的效率。采用本發(fā)明的自動(dòng)補(bǔ)償溫度形變和刀具形偏的坐標(biāo)系系統(tǒng)，具有以下有益效果在傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，増加刀尖點(diǎn)坐標(biāo)系建立模塊和刀尖點(diǎn)修正坐標(biāo)系建立模塊。通過(guò)刀尖點(diǎn)坐標(biāo)系建立模塊建立刀尖點(diǎn)坐標(biāo)系，從而對(duì)刀尖點(diǎn)的位置加以監(jiān)控，代替現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)運(yùn)動(dòng)控制點(diǎn)(銑削主軸端部或車削刀架特定位置)的監(jiān)控。刀尖點(diǎn)修正坐標(biāo)系根據(jù)加工過(guò)程中溫度的變化引起的刀具長(zhǎng)度變化和運(yùn)動(dòng)控制部件的長(zhǎng)度變化，和/或刀具的磨損帶來(lái)的刀具長(zhǎng)度變化修正當(dāng)前刀尖點(diǎn)的位置偏移。省略了用戶通過(guò)編程加入刀尖點(diǎn)位置偏移補(bǔ)償工作，并且能夠保證加工的精確度。以下G代碼NC程序?qū)⒃赬Y平面加工成ー個(gè)正方形エ件為例(@符號(hào)后文字為程序注釋)。圖11是エ件的結(jié)構(gòu)示意圖。利用現(xiàn)有技術(shù)的數(shù)控系統(tǒng)時(shí)，用戶需要編制的加工NC程序?yàn)?br> NlO G90O絕對(duì)值方式編程 N20 G54O啟動(dòng)G54エ件坐標(biāo)系有效
N30 T10M06@換刀
N40 HlOO選擇刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償號(hào)
N50 G43O啟動(dòng)刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償
N60 GOO X0Y0Z10 O定位到編程起始位置上方Icm的地方
N70 S1000 M3 O啟動(dòng)主軸
N80 M8O打開(kāi)冷卻液
N90 GOl Z-2 FlOO §Z向進(jìn)刀開(kāi)始加工エ件，加工切削深度為2_
NlOO GOl XlOO O進(jìn)行正方形一個(gè)邊的加工 NllO GOl YlOO O進(jìn)行正方形一個(gè)邊的加工 N120 GOl X-100@進(jìn)行正方形一個(gè)邊的加工
N130 GOl Y-100@進(jìn)行正方形一個(gè)邊的加工
N140 GOO Z50 @Z 向退刀
N150 G49@取消刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償
N160 M5O停止主軸
NI70 M9O關(guān)閉冷卻液
N180 G53O回復(fù)編程坐標(biāo)系為機(jī)床坐標(biāo)系
N190 M30O結(jié)束程序當(dāng)更換刀具進(jìn)行加工時(shí)，需要修改以上程序才能完成相同エ件的加工，例如換為11號(hào)刀具來(lái)進(jìn)行加工，長(zhǎng)度補(bǔ)償號(hào)為H11，則以上程序?qū)⑿薷臑镹lO G90O絕對(duì)值方式編程
N20 G54O啟動(dòng)G54エ件坐標(biāo)系有效
N30 T11M06O換刀(需要修改)
N40 HllO選擇刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償號(hào)(需要修改)不是差，就是替換
N50 G43O啟動(dòng)刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償
N60 GOO X0Y0Z10 O定位到編程起始位置上方Icm的地方
N70 S1000 M3O啟動(dòng)主軸
N80 M8O打開(kāi)冷卻液
N90 GOl 1-2 FlOO iZ向進(jìn)刀開(kāi)始加工エ件，加工切削深度為2_
NlOO GOl XlOOO進(jìn)行正方形一個(gè)邊的加工
NllO GOl YlOOO進(jìn)行正方形一個(gè)邊的加工
N120 GOl X-100O進(jìn)行正方形一個(gè)邊的加工
N130 GOl Y-100O進(jìn)行正方形一個(gè)邊的加工
N140 GOO Z50WL 向退刀
N150 G49O取消刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償
N160 M5O停止主軸
NI70 M9O關(guān)閉冷卻液
N180 G53O回復(fù)編程坐標(biāo)系為機(jī)床坐標(biāo)系
N190 M30O結(jié)束程序并且，采用現(xiàn)有數(shù)控系統(tǒng)對(duì)エ件進(jìn)行加工時(shí)，由溫度變化一起的主軸和刀具形變，導(dǎo)致加工精度的變化是無(wú)法補(bǔ)償?shù)摹D12是現(xiàn)有數(shù)控系統(tǒng)加工后的誤差示意圖，如圖所示。I代表機(jī)床運(yùn)動(dòng)控制點(diǎn)的軌跡，2代表由于溫度變化引起主軸和刀具長(zhǎng)度變化，3代表編程要加工的軌跡，4代表溫度變化后的實(shí)際加工軌跡。通過(guò)附圖，可以很直觀的感受到現(xiàn)有數(shù)控系統(tǒng)存在的控制不精確的缺陷。圖13是本發(fā)明的自動(dòng)補(bǔ)償溫度形變和刀具形偏的坐標(biāo)系系統(tǒng)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示。I表示刀尖點(diǎn)坐標(biāo)系原點(diǎn)偏置向量，2表示刀尖點(diǎn)修正坐標(biāo)系原點(diǎn)偏置向量，3表示其它層級(jí)坐標(biāo)系原點(diǎn)偏置向量的和(本圖只示意性表示)。采用本發(fā)明的自動(dòng)補(bǔ)償溫度形變和刀具形偏的坐標(biāo)系系統(tǒng)以后，由于刀具的相關(guān)數(shù)據(jù)由本系統(tǒng)自動(dòng)從刀具數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取，并更新到刀具刀尖點(diǎn)坐標(biāo)系中，編程坐標(biāo)直接變成從刀尖點(diǎn)開(kāi)始了，所以以上程序的MO、N50和NI50段程序就不需要了，程序變?yōu)镹lO G90O絕對(duì)值方式編程
N20 G54O啟動(dòng)G54エ件坐標(biāo)系有效
N30 T10M06@換刀 (系統(tǒng)自動(dòng)從刀具數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取刀具數(shù)據(jù)更
新到刀尖點(diǎn)坐標(biāo)系中，相關(guān)的補(bǔ)償指令就可以去掉了)
N60 GOO X0Y0Z10 O定位到編程起始位置上方Icm的地方
N70 S1000 M3O啟動(dòng)主軸
N80 M8O打開(kāi)冷卻液
N90 GOl 1-2 FlOO iZ向進(jìn)刀開(kāi)始加工エ件，加工切削深度為2_
NlOO GOl XlOOO進(jìn)行正方形一個(gè)邊的加工
NllO GOl YlOOO進(jìn)行正方形一個(gè)邊的加工
N120 GOl X-100O進(jìn)行正方形一個(gè)邊的加工
N130 GOl Y-100O進(jìn)行正方形一個(gè)邊的加工
N140 GOO Z50WL 向退刀
N160 M5O停止主軸
NI70 M9O關(guān)閉冷卻液
N180 G53O回復(fù)編程坐標(biāo)系為機(jī)床坐標(biāo)系
N190 M30O結(jié)束程序而需要更換加工刀具時(shí)，只需要修改N30程序就可以了，而其它的就不需要修改了。如果采用手動(dòng)換刀的話，N30程序就可以去掉，而以后エ件加工程序就不需要再修改了。給用戶帶來(lái)了很大的方便。圖14是本發(fā)明自動(dòng)補(bǔ)償溫度形變和刀具形偏的坐標(biāo)系系統(tǒng)加工后的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示。I表示機(jī)床運(yùn)動(dòng)控制點(diǎn)的軌跡，2表示刀尖點(diǎn)修正坐標(biāo)系補(bǔ)償修正向量,3表示編程要加工的軌跡，4表示溫度變化后的加工軌跡，其中，編程要加工的軌跡和溫度變化后的加工軌跡重合。在利用本發(fā)明的自動(dòng)補(bǔ)償溫度形變和刀具形偏的坐標(biāo)系系統(tǒng)對(duì)エ件進(jìn)行加工過(guò)程中，由溫度變化一起的主軸和刀具形變，將由溫度檢測(cè)裝置檢測(cè)出溫度的變化，通過(guò)數(shù)據(jù)總線接入到數(shù)控系統(tǒng)，而數(shù)控系統(tǒng)通過(guò)一定的數(shù)學(xué)模型計(jì)算出有溫度變化而引起的主軸和刀具形變量，更新到刀尖點(diǎn)修正坐標(biāo)系中，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)檢測(cè)實(shí)時(shí)補(bǔ)償?shù)墓δ?，提高了エ件的加工精度?br> 權(quán)利要求
1.ー種自動(dòng)補(bǔ)償溫度形變和刀具形偏的坐標(biāo)系系統(tǒng)，其特征在于，包括 將各個(gè)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值轉(zhuǎn)換成機(jī)床坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值和/或?qū)C(jī)床坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值轉(zhuǎn)換成各個(gè)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值的坐標(biāo)系管理単元； 與坐標(biāo)系管理単元和NC程序文件庫(kù)單元連接，NC程序文件庫(kù)單元中的程序編譯后發(fā)送至坐標(biāo)管理単元，用坐標(biāo)管理単元中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為插補(bǔ)単元可識(shí)別的運(yùn)動(dòng)服務(wù)請(qǐng)求指令的程序代碼解析単元； 與程序代碼解析單元連接，處理來(lái)自于程序代碼解析器的運(yùn)動(dòng)服務(wù)請(qǐng)求指令的插補(bǔ)單元; 與插補(bǔ)單元連接，接收插補(bǔ)単元的計(jì)算結(jié)果，井根據(jù)該結(jié)果以及伺服位置信息對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行位置閉環(huán)控制的位置閉環(huán)控制単元； 與位置閉環(huán)控制單元連接，驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行位置移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)單元； 其中，坐標(biāo)系管理単元包括 與換刀執(zhí)行単元和刀具信息數(shù)據(jù)庫(kù)連接，通過(guò)讀取換刀執(zhí)行單元當(dāng)前換取的刀具型號(hào)，到刀具信息數(shù)據(jù)庫(kù)中尋取相對(duì)應(yīng)的刀尖點(diǎn)偏移向量，計(jì)算出當(dāng)前刀尖點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)后送入刀尖點(diǎn)修正坐標(biāo)系，同時(shí)以該點(diǎn)為原點(diǎn)偏置建立刀尖點(diǎn)坐標(biāo)系的刀尖點(diǎn)坐標(biāo)系建立模塊； 與刀尖點(diǎn)坐標(biāo)系建立模塊和計(jì)算單元連接，以來(lái)自于計(jì)算單元的當(dāng)前刀具伸縮量和運(yùn)動(dòng)控制部件伸縮量為原點(diǎn)偏置矢量，建立刀尖點(diǎn)修正坐標(biāo)系的刀尖點(diǎn)修正坐標(biāo)系建立模塊，其中計(jì)算單元根據(jù)傳感単元檢測(cè)到的運(yùn)動(dòng)控制部件和刀具當(dāng)前的溫度，從運(yùn)動(dòng)控制部件形變數(shù)據(jù)庫(kù)中調(diào)取當(dāng)前溫度下運(yùn)動(dòng)控制部件的伸縮量，從刀具信息數(shù)據(jù)庫(kù)中調(diào)取當(dāng)前溫度下刀具的伸縮量。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的自動(dòng)補(bǔ)償溫度形變和刀具形偏的坐標(biāo)系系統(tǒng)，其特征在干，還包括與計(jì)算單元連接，存儲(chǔ)刀具磨損長(zhǎng)度的刀具磨損量數(shù)據(jù)庫(kù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自動(dòng)補(bǔ)償溫度形變和刀具形偏的坐標(biāo)系系統(tǒng)，其特征在干，坐標(biāo)系管理單元還包括與刀尖點(diǎn)修正坐標(biāo)系建立連接的機(jī)床原點(diǎn)偏置坐標(biāo)系建立模塊；與機(jī)床原點(diǎn)偏置坐標(biāo)系建立模塊連接，在機(jī)床原點(diǎn)偏置坐標(biāo)系建立模塊基礎(chǔ)上進(jìn)行偏置計(jì)算的エ件坐標(biāo)系建立模塊；與エ件坐標(biāo)系建立模塊連接，在機(jī)床原點(diǎn)偏置坐標(biāo)系建立模塊基礎(chǔ)上進(jìn)行偏置計(jì)算的局部坐標(biāo)系建立模塊。
全文摘要
本發(fā)明提供一種自動(dòng)補(bǔ)償溫度形變和刀具形偏的坐標(biāo)系系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括坐標(biāo)系管理單元、坐標(biāo)系原點(diǎn)偏置文件解析單元、和與其它一些單元為實(shí)現(xiàn)一些功能的接口。其中，坐標(biāo)系管理單元包括刀尖點(diǎn)坐標(biāo)系建立模塊和刀尖點(diǎn)修正坐標(biāo)系建立模塊。實(shí)施本發(fā)明的自動(dòng)補(bǔ)償溫度形變和刀具形偏的坐標(biāo)系系統(tǒng)，具有以下有益效果通過(guò)刀尖點(diǎn)坐標(biāo)系建立模塊建立刀尖點(diǎn)坐標(biāo)系，從而使編制NC加工程序時(shí)只對(duì)刀尖點(diǎn)的位置加以編程，代替現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)運(yùn)動(dòng)控制點(diǎn)(銑削主軸端部或車削刀架特定位置)編程加刀具形偏補(bǔ)償代碼編程的編程模式。省略了用戶通過(guò)編程加入刀尖點(diǎn)位置偏移補(bǔ)償工作，并且能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)補(bǔ)償，從而保證加工的精確度。
文檔編號(hào)G05B19/18GK102681483SQ20121011126
公開(kāi)日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月16日
發(fā)明者于本生, 劉沛, 湯洪濤, 王聲文, 王大偉, 白彥慶, 耿文劍, 董大鵬, 陳虎 申請(qǐng)人:大連數(shù)控技術(shù)研究院