CN102914995A - 刀具磨损自动补偿方法、系统及相应的数控机床加工设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种刀具磨损自动补偿方法、系统及相应的数控机床加工设备，该方法包括步骤：A、使用影像测量仪测量已加工成品的实际尺寸；B、根据所述已加工成品的实际尺寸和标准尺寸，得到数控机床的刀具补偿信息；以及C、根据所述刀具补偿信息，对所述数控机床进行刀具补偿设置。本发明的刀具磨损自动补偿方法、系统及相应的数控机床加工设备可自动进行刀具补偿设置，省时省力，避免了现有的刀具补偿方法及系统进行刀具补偿设置比较耗时，同时对操作员要求较高的缺陷。

Description

刀具磨损自动补偿方法、系统及相应的数控机床加工设备

技术领域

本发明涉及一种计算机检测和控制领域，更具体地说，涉及一种刀具磨损自动补偿方法、系统及相应的数控机床加工设备。

背景技术

在现有的玻璃加工过程中，加工用的刀具均不可避免地会逐渐磨损。当刀具磨损后，其尺寸会发生变化，此时需要修改加工系统的控制器中的刀具的加工参数，否则将会影响加工件的加工精度。

现有刀具磨损的补偿方法是：操作员将加工好的玻璃放到影像测量仪上，影像测量仪是通过CCD(Charge-coupledDevice，电荷耦合元件)获取被测物图像以进行尺寸测量的装置。影像测量仪将检查加工的尺寸是否符合要求，若不符合，操作员需要分析尺寸的偏差，然后在数控机床上进行刀具补偿的设置。可以看出，这一过程中影像测量仪只单纯测量尺寸，影像测量仪与数控机床之间的联系是通过操作员来建立的，对于刀具磨损比较严重，而加工尺寸精度要求又比较高的加工工艺，操作员就必须频繁的分析测量数据和设置刀具补偿。这一过程不仅耗时，而且对操作员的分析能力要求较高。

故，有必要提供一种刀具磨损自动补偿方法、系统及相应的数控机床加工设备，以解决现有技术所存在的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中的数控机床加工设备进行刀具补偿设置比较耗时，同时对操作员的要求较高的缺陷，提供一种自动进行刀具补偿设置，省时省力的刀具磨损自动补偿方法、系统及相应的数控机床加工设备。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明涉及一种刀具磨损自动补偿方法，其中包括步骤：A、使用影像测量仪测量已加工成品的实际尺寸；B、根据所述已加工成品的实际尺寸和标准尺寸，生成数控机床的刀具补偿信息；以及C、根据生成的刀具补偿信息，对所述数控机床进行刀具补偿设置。

在本发明所述的刀具磨损自动补偿方法中，所述刀具补偿信息包括刀具号、补偿类型以及补偿值。

在本发明所述的刀具磨损自动补偿方法中，所述步骤B具体为：B1、根据所述已加工成品的实际尺寸和标准尺寸，生成与所述已加工成品相应的刀具号、补偿类型、标准值以及测量值，转到步骤B2；B2、根据所述刀具号、所述补偿类型、所述标准值以及所述测量值，判断刀具是否需要补偿，如是则转到步骤B3；B3、根据所述标准值以及所述测量值，生成所述刀具的补偿值，转到步骤B4；B4、判断所述补偿值是否大于允许补偿值，如是则发出报警信号，如否则转到步骤B5；以及B5、将所述刀具号、所述补偿类型以及所述补偿值发送至所述数控机床。

在本发明所述的刀具磨损自动补偿方法中，所述步骤B3包括步骤：根据相同所述刀具号和相同所述补偿类型的所述标准值和所述测量值，生成所述刀具的至少一个子补偿值，将所述刀具的所有子补偿值的平均值作为所述刀具的补偿值。

在本发明所述的刀具磨损自动补偿方法中，所述步骤B3中还包括步骤：根据所述已加工成品的公差设置，生成所述刀具的附加补偿值，再根据所述附加补偿值对所述子补偿值进行修正。

本发明还涉及一种刀具磨损自动补偿系统，其中包括测量模块，用于测量已加工成品的实际尺寸；计算模块，用于根据所述已加工成品的实际尺寸和标准尺寸，生成数控机床的刀具补偿信息；以及至少一个补偿模块，用于根据生成的刀具补偿信息，对所述数控机床进行刀具补偿设置。

在本发明所述的刀具磨损自动补偿系统中，所述计算模块包括：第一计算单元，用于根据所述已加工成品的实际尺寸和标准尺寸，生成与所述已加工成品相应的刀具号、补偿类型、标准值以及测量值；补偿判断单元，用于根据所述刀具号、所述补偿类型、所述标准值以及所述测量值，判断刀具是否需要补偿；第二计算单元，用于根据所述标准值以及所述测量值，生成所述刀具的补偿值；报警单元，用于根据所述补偿值和允许补偿值，发出报警信号；以及发送单元，用于将所述刀具号、所述补偿类型以及所述补偿值发送至所述数控机床。

在本发明所述的刀具磨损自动补偿系统中，所述第二计算单元，用于根据相同所述刀具号和相同所述补偿类型的所述标准值和所述测量值，生成所述刀具的至少一个子补偿值，将所述刀具的所有子补偿值的平均值作为所述刀具的补偿值。

在本发明所述的刀具磨损自动补偿系统中，所述计算模块还包括：修正单元，用于根据所述已加工成品的公差设置，生成所述刀具的附加补偿值，再根据所述附加补偿值对所述子补偿值进行修正。

在本发明所述的刀具磨损自动补偿系统中，所述计算模块通过以太网交换机与所述至少一个补偿模块连接。

本发明还涉及一种数控机床加工设备，其包括至少一个数控机床，用于给相应的加工成品进行磨削加工；以及刀具磨损补偿系统，包括：测量模块，用于测量已加工成品的实际尺寸；计算模块，用于根据所述已加工成品的实际尺寸和标准尺寸，生成数控机床的刀具补偿信息；以及至少一个补偿模块，设置在相应的数控机床一端，用于根据生成的刀具补偿信息，对所述相应的数控机床进行刀具补偿设置。

实施本发明的刀具磨损自动补偿方法、系统及相应的数控机床加工设备，具有以下有益效果：可自动进行刀具补偿设置，省时省力，避免了现有的刀具补偿方法及系统进行刀具补偿设置比较耗时，同时对操作员要求较高的缺陷。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1为本发明的刀具磨损自动补偿方法的优选实施例的流程图；

图2为本发明的刀具磨损自动补偿方法的优选实施例的步骤102的具体流程图；

图3为本发明的刀具磨损自动补偿方法的优选实施例的具体流程图；

图4为本发明的刀具磨损自动补偿系统的优选实施例的结构示意图；

图5为本发明的刀具磨损自动补偿系统的优选实施例的计算模块的结构示意图；

图6为本发明的刀具磨损自动补偿系统的优选实施例的具体使用框图；

图7为本发明的刀具磨损自动补偿系统的优选实施例的刀具补偿信息传送通道的框图；

图8为本发明的刀具磨损自动补偿系统的优选实施例的刀具补偿信息的接收流程图；

图9为本发明的刀具磨损自动补偿系统的优选实施例的刀具补偿信息的发送流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参照图1，图1为本发明的刀具磨损自动补偿方法的优选实施例的流程图。该刀具磨损自动补偿方法开始于：

步骤101，使用影像测量仪测量已加工成品的实际尺寸；

步骤102，根据所述已加工成品的实际尺寸和标准尺寸，生成数控机床的刀具补偿信息；

步骤103，根据生成的刀具补偿信息，对所述数控机床进行刀具补偿设置。

该方法结束于步骤103。

其中步骤102的具体流程图如图2所示，图2为本发明的刀具磨损自动补偿方法的优选实施例的步骤102的具体流程图。该步骤102包括：

步骤1021，根据所述已加工成品的实际尺寸和标准尺寸，生成与所述已加工成品相应的刀具号、补偿类型、标准值以及测量值，转到步骤1022：；

步骤1022，根据所述刀具号、所述补偿类型、所述标准值以及所述测量值，判断刀具是否需要补偿，如否则对所述刀具不进行补偿，如是则转到步骤1023；

步骤1023，根据所述标准值以及所述测量值，生成所述刀具的补偿值，转到步骤1024；

步骤1024，判断所述补偿值是否大于允许补偿值，如是则发出报警信号，如否则转到步骤1025；

步骤1025，将所述刀具号、所述补偿类型以及所述补偿值发送至所述数控机床，转到步骤103。

下面根据图3详细说明本发明的刀具磨损自动补偿方法的具体流程图，图3为本发明的刀具磨损自动补偿方法的优选实施例的具体流程图。

在步骤101中，使用影像测量仪测量已加工成品的实际尺寸。

这里可以手动测量也可以自动测量。如需采用自动测量，操作员可手动测量已加工成品的尺寸，并根据需要设置标准尺寸，再自动生成自动测量程序以进行自动测量。

随后来到步骤1021，在步骤1021中，根据所述已加工成品的实际尺寸和标准尺寸，生成加工所述已加工成品的刀具号、补偿类型、标准值以及测量值。

其中根据已加工成品不同位置的实际尺寸，获取刀具号和补偿类型，由于被加工工件的不同位置可能由数控机床的不同刀具来进行加工，这样被加工工件不同位置的尺寸误差反应了不同刀具的刀具磨损情况。同时刀具在加工过程中，同一刀具的运动方式也可能不同，这样对同一刀具造成的磨损情况也不一样，通过设置相应刀具的补偿类型对这种磨损情况可进行与之相应的补偿，如工件(如玻璃)在加工过程中，同一刀具对该工件的外框和内框的补偿值的计算是相反的。标准值根据预先输入的已加工成品的标准尺寸得到；测量值根据影像测量仪测量的已加工成品的实际尺寸得到。

随后来到步骤1022，在步骤1022中中，根据所述刀具号、所述补偿类型、所述标准值以及所述测量值，判断刀具是否需要补偿。

这里遍历所有的尺寸数据(即上述的刀具号、补偿类型、标准值以及测量值)，判断刀具是否需要补偿。如标准值和测量值之间的误差小于设定范围，则判断对该刀具不进行补偿；如标准值和测量值之间的误差大于设定范围，则转到下一步骤进行补偿值的计算。同时因为在实际使用中，并非所有测量得到的尺寸都需要进行刀具补偿，如某些尺寸的工艺要求比较低就无需补偿，或者某些尺寸无法通过刀具补偿来修正。对于这类尺寸，用户只关心其公差大小，而并不参与刀具补偿的计算。

随后来到步骤1023，在步骤1023中，根据所述标准值以及所述测量值，生成所述刀具的补偿值。

在具体操作时，由于相同的刀具号和补偿类型可对应多个标准值和测量值(如同一刀具使用相同的加工方式对加工工件的不同位置进行加工，这样相同的刀具号和相同的补偿类型可对应多个标准值和相应的测量值)，这样根据每一组刀具号、补偿类型、标准值以及测量值均可生成一刀具的子补偿值，这里的子补偿值通过子补偿值＝标准值-测量值的方式计算得出。该子补偿值累加到由刀具号和补偿类型作为索引的二维组数累加器中，在遍历完所有的需要补偿的刀具后，将每个刀具的同一补偿类型的所有子补偿值的平均值作为该刀具的同一补偿类型的补偿值(如加工工件可能在长度上小了5微米，宽度上小了7微米，这两处加工都是使用同一刀具的相同加工方式进行加工，这样该刀具的该补偿类型的补偿值就取两者的平均值6微米)。

同时子补偿值的计算中，还可根据已加工成品的公差设置，计算刀具的附加补偿值，再根据附加补偿值对子补偿值进行修正。由于某些加工工艺允许的正公差和负公差是不相等的，因此在计算每一组刀具号、补偿类型、标准值以及测量值相应的子补偿值时，可根据该公差设置计算相应的附加补偿值，这样在默认的子补偿值的基础上使用该附加补偿值对相应的子补偿值进行修正，使得补偿后刀具的加工尺寸可以落到公差允许的范围内。

随后来到步骤1024，在步骤1024中，判断所述补偿值是否大于允许补偿值。由于各种原因影像测量仪可能会造成测量的错误，进而计算出错误的补偿值。因此设置一允许补偿值避免测量错误对刀具补偿值的影响。如这里补偿值大于允许补偿值，则会发出报警信号，当然这里经过操作员的操作后可以继续发送。如补偿值小于允许补偿值，则直接转到下一步。

随后来到步骤1025，在步骤1025中，将所述刀具号、所述补偿类型以及所述补偿值发送至所述数控机床。

具体为将上述的刀具补偿信息写入用于通信的管道文件，然后从管道文件中读取刀具补偿信息的设置信息，获知刀具补偿信息是否已经成功发送到对应的数控机床上。若发送或设置失败，则弹出窗口进行报警，提示检查网络连接与网络设置；若发送或设置成功，则转到步骤103。

随后来到步骤103，在步骤103中，根据所述刀具补偿信息，对所述数控机床进行刀具补偿设置。

数控机床会根据上述的刀具补偿信息对相应的刀具进行刀具补偿设置。

本发明还涉及一种刀具磨损自动补偿系统，如图4和图5所示，图4为本发明的刀具磨损自动补偿系统的优选实施例的结构示意图，图5为本发明的刀具磨损补偿系统的优选实施例的计算模块的结构示意图。该刀具磨损自动补偿系统包括测量模块1(如影像测量仪)、计算模块2以及至少一个补偿模块3，测量模块1用于测量已加工成品的实际尺寸，计算模块2用于根据所述已加工成品的实际尺寸和标准尺寸，得到数控机床的刀具补偿信息，补偿模块3用于根据所述刀具补偿信息，对所述数控机床进行刀具补偿设置。其中测量模块1与计算模块2连接，计算模块2通过以太网交换机4与至少一个补偿模块3连接，当然这里的计算模块2也可以通过RS485等其他网络与至少一个补偿模块3连接。

该计算模块2包括第一计算单元21、补偿判断单元22、、第二计算单元23、报警单元24、发送单元25以及修正单元26，第一计算单元21用于根据所述已加工成品的实际尺寸和标准尺寸，生成与所述已加工成品相应的刀具号、补偿类型、标准值以及测量值；补偿判断单元22用用于根据所述刀具号、所述补偿类型、所述标准值以及所述测量值，判断刀具是否需要补偿；第二计算单元23用于根据所述标准值以及所述测量值，生成所述刀具的补偿值，具体为根据相同所述刀具号和相同所述补偿类型的所述标准值和所述测量值，生成所述刀具的至少一个子补偿值，将所述刀具的所有子补偿值的平均值作为所述刀具的补偿值；报警单元24用于根据所述补偿值和允许补偿值，发出报警信号；发送单元25用于将所述刀具号、所述补偿类型以及所述补偿值发送至所述数控机床；修正单元26用于根据所述已加工成品的公差设置，生成所述刀具的附加补偿值，再根据所述附加补偿值对所述子补偿值进行修正。其中第一计算单元21与补偿判断单元22连连接，补偿判断单元22与第二计算单元23连接，第二计算单元23分别与修正单元26、报警单元24以及发送单元25连接，发送单元25与补偿模块3连接。

下面通过图6和图7详细说明本发明的刀具磨损自动补偿系统的工作流程。图6为本发明的刀具磨损自动补偿系统的优选实施例的具体使用框图，图7为本发明的刀具磨损自动补偿系统的优选实施例的刀具补偿信息传送通道的框图。

首先测量模块1(如影像测量仪)自动或通过操作员测量已加工成品的尺寸，然后将相应的尺寸数据发送到计算模块2进行补偿分析，这里的补偿分析具体包括：第一计算单元21根据已加工的成品实际尺寸和标准尺寸，得到与已加工成品相应的刀具号、补偿类型、标准值以及测量值，具体的工作过程如上述的刀具磨损自动补偿方法的步骤1021所述。随后补偿判断单元22根据刀具号、补偿类型、标准值以及测量值，判断刀具是否需要补偿，如需要补偿则将相应的数据发送给第二计算单元23，否则不进行补偿，具体的工作过程如上述的刀具磨损自动补偿方法的步骤1022所所述。随后第二计算单元23根据上述标准值以及测量值，生成刀具的补偿值，其中修正单元26对该补偿值的产生进行修正，报警单元24对错误的补偿值进行报警，具体的工作过程如上述的刀具磨损自动补偿方法的步骤1023和步骤1024所述。如报警单元24没有报警或操作员对生成的补偿值进行了确认，则通过发送单元25将相应的刀具补偿信息发送给补偿模块3，具体的工作过程如上述的刀具磨损自动补偿方法的步骤1025所述。最后数控机床会根据补偿模块3中的刀具补偿信息，对相应的刀具进行刀具补偿设置。

此处计算模块2的发送单元25与至少一个补偿模块3通过网络连接，其中影像测量仪端设置有与通信模块toolC lComp_server连接的管道文件cvm_net和管道文件net_cvm，通信模块toolC lComp_server通过以太网交换机4与数控机床侧的通信模块cnc_server，通信模块cnc_server控制原数控机床来进行刀具补偿设置。

下面通过图8和图9来详细的说明刀具磨损自动补偿系统的刀具补偿信息的发送和接收过程。其中图8为本发明的刀具磨损自动补偿系统的优选实施例的刀具补偿信息的接收流程图；图9为本发明的刀具磨损自动补偿系统的优选实施例的刀具补偿信息的发送流程图。

为了使数控机床侧的补偿模块3与影像测量仪侧的计算模块2进行通信，在影像测量仪侧设置有通信模块toolC lComp_server，在数控机床侧设置有通信模块cnc_server。

首先该通信模块cnc_server创建UDP和TCP的套接字对象，并利用UDP在局域网中广播数控机床的名称和IP地址，此时通信模块toolC lComp_server监听局域网中的广播信息，数据通过以太网交换机4被通信模块toolC lComp_server接收并建立数控机床的名称与其IP地址的对应关系，同时通信模块toolClComp_server将接收到的数控机床名后写入到管道文件net_cvm中，影像测量仪通过管道文件net_cvm可知某台数控机床是否接入或退出局域网。

当计算模块2判断需要进行刀具补偿时，影像测量仪向管道文件cvm_net写入相应的刀具补偿信息，格式为：send：数控机床名：刀具号：补偿类型：补偿值。通信模块toolComp_server从管道文件cvm_net中读取上述刀具补偿信息，并拆分数据。拆分出数控机床名后，通信模块toolC lComp_server根据数控机床的名称对应的IP地址与数控机床上的通信模块cnc_server建立TCP连接，连接成功后，利用套接字对象的send和recv函数发送和接收数据。通信模块cnc_server接收刀具补偿信息，并将相应的信息保存到名为self.emcstat的字典中，最后数控机床通过调用getstat函数获取该刀具补偿信息，然后根据该刀具补偿信息进行刀具补偿设置。

本发明还涉及一种数控机床加工设备，其包括至少一个数控机床，用于给相应的加工产品进行磨削加工；以及刀具磨损补偿系统，包括：测量模块，用于测量已加工成品的实际尺寸；计算模块，用于根据所述已加工成品的实际尺寸和标准尺寸，生成数控机床的刀具补偿信息；以及至少一个补偿模块，设置在相应的数控机床一端，用于根据生成的刀具补偿信息，对所述相应的数控机床进行刀具补偿设置。

本发明的数控机床加工设备的工作原理与有益效果，与上述的刀具磨损自动补偿系统相同或相似，具体请参见上述刀具磨损自动补偿系统的具体实施例。

综上所述，本发明的刀具磨损自动补偿方法、系统及相应的数控机床加工设备不仅省去了人工分析刀具补偿这一繁杂的过程，提高了刀具补偿的效率，而且通过报警设置保证了刀具补偿的准确性。由于本发明的方法、系统及设备使得刀具补偿变得准确、方便、快捷，因此可相应的增加数控加工刀具补偿的频率(如手机屏幕玻璃加工，可以从50片补偿一次增加到5片补偿一次)，补偿频率的提高可以大大提高加工成品尺寸的精度。实验证明，使用本发明的方法、系统及设备可使手机屏幕玻璃外形的加工尺寸精度从0.05毫米提升到0.005毫米，有效的克服了阻碍数控加工质量和效率提高的瓶颈。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种刀具磨损自动补偿方法，其特征在于，包括步骤：

A、使用影像测量仪测量已加工成品的实际尺寸；

B、根据所述已加工成品的实际尺寸和标准尺寸，生成数控机床的刀具补偿信息；以及

C、根据生成的刀具补偿信息，对所述数控机床进行刀具补偿设置。

2.根据权利要求1所述的刀具磨损自动补偿方法，其特征在于，所述刀具补偿信息包括刀具号、补偿类型以及补偿值。

3.根据权利要求2所述的刀具磨损自动补偿方法，其特征在于，所述步骤B具体为：

B1、根据所述已加工成品的实际尺寸和标准尺寸，生成与所述已加工成品相应的刀具号、补偿类型、标准值以及测量值，转到步骤B2；

B2、根据所述刀具号、所述补偿类型、所述标准值以及所述测量值，判断刀具是否需要补偿，如是则转到步骤B3；

B3、根据所述标准值以及所述测量值，生成所述刀具的补偿值，转到步骤B4；

B4、判断所述补偿值是否大于允许补偿值，如是则发出报警信号，如否则转到步骤B5；以及

B5、将所述刀具号、所述补偿类型以及所述补偿值发送至所述数控机床。

4.根据权利要求3所述的刀具磨损自动补偿方法，其特征在于，所述步骤B3包括步骤：根据相同所述刀具号和相同所述补偿类型的所述标准值和所述测量值，生成所述刀具的至少一个子补偿值，将所述刀具的所有子补偿值的平均值作为所述刀具的补偿值。

5.根据权利要求4所述的刀具磨损自动补偿方法，其特征在于，所述步骤B3中还包括步骤：根据所述已加工成品的公差设置，生成所述刀具的附加补偿值，再根据所述附加补偿值对所述子补偿值进行修正。

6.一种刀具磨损自动补偿系统，其特征在于，包括：

测量模块，用于测量已加工成品的实际尺寸；

计算模块，用于根据所述已加工成品的实际尺寸和标准尺寸，生成数控机床的刀具补偿信息；以及

至少一个补偿模块，用于根据生成的刀具补偿信息，对所述数控机床进行刀具补偿设置。

7.根据权利要求6所述的刀具磨损自动补偿系统，其特征在于，所述计算模块包括：

第一计算单元，用于根据所述已加工成品的实际尺寸和标准尺寸，生成与所述已加工成品相应的刀具号、补偿类型、标准值以及测量值；

补偿判断单元，用于根据所述刀具号、所述补偿类型、所述标准值以及所述测量值，判断刀具是否需要补偿；

第二计算单元，用于根据所述标准值以及所述测量值，生成所述刀具的补偿值；

报警单元，用于根据所述补偿值和允许补偿值，发出报警信号；以及

发送单元，用于将所述刀具号、所述补偿类型以及所述补偿值发送至所述数控机床。

8.根据权利要求7所述的刀具磨损自动补偿系统，其特征在于，所述第二计算单元，用于根据相同所述刀具号和相同所述补偿类型的所述标准值和所述测量值，生成所述刀具的至少一个子补偿值，将所述刀具的所有子补偿值的平均值作为所述刀具的补偿值。

9.根据权利要求8所述的刀具磨损自动补偿系统，其特征在于，所述计算模块还包括：

修正单元，用于根据所述已加工成品的公差设置，生成所述刀具的附加补偿值，再根据所述附加补偿值对所述子补偿值进行修正。

10.一种数控机床加工设备，其特征在于，包括：

至少一个数控机床，用于给相应的加工成品进行磨削加工；以及

刀具磨损补偿系统，包括：

测量模块，用于测量已加工成品的实际尺寸；

计算模块，用于根据所述已加工成品的实际尺寸和标准尺寸，生成数控机床的刀具补偿信息；以及

至少一个补偿模块，设置在相应的数控机床一端，用于根据生成的刀具补偿信息，对所述相应的数控机床进行刀具补偿设置。

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