[发明专利]具有换刀功能的数值控制系统及其数值控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有换刀功能的数值控制系统及其数值控制方法，属于数值控制系统技术领域。

背景技术

数值控制的工具机进行机械加工时，因应不同加工效果而需要利用不同功能的刀具进行加工，因此工具机中配置一换刀功能以达成此目的。然而，一般工具机进行换刀的过程中，将加工结束的刀具往上拉升至一定位检查点时，必定将刀具主轴上升的速度降至为0，用以确认刀具主轴的定位是否正确，确保后续刀具收回至刀库时，刀具可准确地卡合于刀库的卡栓，接着，当确认刀具主轴已定位后，刀具之上升速度再次从0开始加速并上升至换刀安全点，其代表刀具已确实收入刀库中，当换上另一刀具后，另一刀具往下降至定位检查点时，同样必须进行减速再加速的动作，故整体换刀过程到可进行加工的时间大幅增加，为此，缩短换刀时间为目前所需改善的问题。

针对缩短换刀时间的方式，目前多数是以改善工具机的机构形状所达成，然而，由于机构须依据各种不同的刀库进行设计，而非可通用的形式，工具机的成本因而增加。再者，机构的磨损会随着使用时间增加而产生，故换刀的过程中会有些许误差而导致换刀效率降低，以改良机构的方式缩短换刀时间相当有限。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种具有换刀功能的数值控制系统及其数值控制方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

具有换刀功能的数值控制系统，特点是：包含数值控制装置、驱动装置和加工装置，所述加工装置包括承载轴马达、与承载轴马达的一端电性连接的承载轴、一刀具主轴马达、一刀具主轴、一刀库转轴马达、与刀库转轴马达的一端电性连接的刀库转轴、与刀库转轴电性连接的刀库及一与刀具主轴电性连接的侦测器，驱动装置电性连接于数值控制装置、刀库转轴马达、刀具主轴马达及承载轴马达，刀库包含复数个刀具，承载轴电性连接至承载轴马达、刀具主轴及侦测器，刀具主轴连接于承载轴、刀具主轴马达、侦测器及刀具的其中之一，刀具主轴承载于承载轴上，侦测器电性连接至刀具主轴、承载轴、刀库转轴及数值控制装置，刀具主轴马达带动刀具主轴进行旋转，刀具主轴为沿一实体运动轴X、一实体运动轴Y或一实体运动轴Z运动，实体运动轴X、实体运动轴Y及实体运动轴Z为两两互相垂直，数值控制装置接收使用者所输入的一加工档案，并解析加工档案为一换刀指令，数值控制装置输出换刀指令至驱动装置，驱动装置通过换刀指令驱动刀具主轴马达带动刀具主轴的转速减速，且驱动装置通过换刀指令驱动承载轴马达带承载轴与该刀具主轴沿实体运动轴Z拉升，侦测器侦测刀具主轴的旋转角度与侦测承载轴的位置，并输出刀具主轴的旋转角度与承载轴的位置至数值控制装置，数值控制装置根据刀具主轴的旋转角度计算出刀具主轴的转速，数值控制装置根据承载轴的位置以判断刀具主轴的位置，数值控制装置判断刀具主轴的转速、位置及旋转角度后，产生一判断讯号，数值控制装置根据判断讯号规划刀具主轴的转速、位置及旋转角度以进行换刀。

进一步地，上述的具有换刀功能的数值控制系统，其中，所述数值控制装置包括：读取单元，其一端接收使用者所输入的加工档案；

程序解析单元，其一端连接至读取单元，其接收读取档案所输出的加工档案并解析为换刀指令；

计算单元，其一端连接至侦测器，其接收侦测器所输出的刀具主轴的旋转角度，并根据刀具主轴的旋转角度计算出刀具主轴的转速后输出；

判断单元，其一端连接至侦测器与计算单元的另一端，其接收侦测器所输出的刀具主轴的旋转角度、承载轴的位置及刀库转轴的转角，并接收计算单元所输出的刀具主轴的转速，判断单元根据承载轴的位置以判断刀具主轴的位置，判断单元判断刀具主轴的转速、位置及旋转角度与刀库转轴的旋转角度后，输出判断讯号；

动程规划单元，具有一第一端、一第二端、一第三端和一第四端，动程规划单元的第一端连接至判断单元的另一端，动程规划单元的第二端连接至程序解析单元的另一端，动程规划单元的第三端连接至驱动装置，动程规划单元的第四端连接至侦测器，动程规划单元的第二端接收程序解析单元所输出的换刀指令后进行动程规划，并输出一启动讯号至驱动装置，驱动装置根据启动讯号驱动刀具主轴马达带动刀具主轴的转速减速与承载轴马达带动承载轴沿实体运动轴Z垂直拉升，动程规划单元的第一端接收判断单元所输出的判断讯号，并根据判断讯号规划刀具主轴的转速及旋转角度与用以承载刀具主轴的承载轴位置。