[发明专利]一种基于备用刀库的机外换刀方法

说明书

本发明公开了一种基于备用刀库的机外换刀方法，方法用于柔性制造系统的机床数铣加工过程中无人值守的机床，柔性制造系统包括数控机床、工件自动储运系统和柔性制造控制系统，其特征在于，机床包括刀具测量装置和机床自带刀库，工件自动储运系统包括刀具上料架用机械臂和备用刀库，方法包括：在任一刀具完成所有加工轨迹运动后返回机内换刀点时判断刀具状态是否满足换刀条件，刀具状态包括刀具使用时长、刀具长度磨损值和刀具直径磨损值；当刀具满足任一换刀条件时，执行刀具与备用刀库中备用刀具的交换。本发明通过增设备用刀库及实现自动化换刀，解决了在发生刀具问题时，因人工干预不及时造成的机床停机对柔性生产线生产效率的影响。

技术领域

本发明属于数控机床刀具管理技术领域，尤其涉及一种基于备用刀库的机外换刀方法。

背景技术

柔性制造系统(FMS)是一套主要用于多品种、变批量、混流加工自动化生产系统。通过这种系统，可以让一个操作者看顾十多台数铣设备的加工生产，甚至在夜间实现无人生产。但是，这种自动化生产模式对刀具稳定性的要求非常高，一旦刀具发生磨损、断裂、崩刃、缠屑等情况时，数控设备都会停机报警，需要人工更换刀具。如果刀具问题发生比较频繁，人工换刀不及时，机床就会一直停机等待，这会严重影响自动化产线的生产效率。

为了降低人工换刀对机床利用率造成的不利影响，一种有效方式是在柔性制造系统内部、机床外部建立备用刀库。在机外备用刀库中适量存放着对应于系统内部机床使用刀具的备用刀具。当柔性制造系统内任意机床中的刀具发生故障，无法满足加工需要时，立即由柔性制造控制系统调用机器人，用机外备用刀库中同型号备用的新刀具替换问题刀具。

目前，虽然部分自动化生产系统配套了备用刀库，但是换刀活动的触发机制和工作流程比较呆板，运行模式比较杂糅，缺乏有效的管理与调度，整个管理过程仍然需要人工大量参与，存在着因人为因素而导致换刀不及时或换刀换错的风险，因此不符合在柔性制造系统中高度柔性化和高度少人化条件下应用的需求。

发明内容

本发明的目的在于，为克服现有技术缺陷，提供了一种基于备用刀库的机外换刀方法,充分考虑各种刀具问题触发机制，利用信息化管理系统实现刀库的统筹管理，在正确的时机为机床输送正确的刀具，减少停线停机时间，提高了设备利用率。并通过刀具寿命数据采集与大数据比对，实现刀具寿命预警，增强了系统预防性维护的准确性。

本发明目的通过下述技术方案来实现：

一种基于备用刀库的机外换刀方法，所述方法用于柔性制造系统的机床数铣加工过程中无人值守的机床，所述柔性制造系统包括数控机床、工件自动储运系统和柔性制造控制系统，其特征在于，所述机床包括刀具测量装置和机床自带刀库，工件自动储运系统包括刀具上料架用机械臂和备用刀库，所述方法包括：

在任一刀具完成所有加工轨迹运动后返回机内换刀点时判断刀具状态是否满足换刀条件，所述刀具状态包括刀具使用时长、刀具长度磨损值和刀具直径磨损值；

当所述刀具满足任一换刀条件时，执行所述刀具与所述备用刀库中备用刀具的交换。

进一步的，所述刀具使用时长是否满足换刀条件的判断步骤包括：

采集所述刀具被切换到主轴上且主轴旋转的时间；

判断所述主轴旋转的时间是否超出设定的最大使用时长，若所述主轴旋转的时间超出所述最大使用时长则判定为满足换刀条件。

进一步的，所述方法还包括：

设定所述刀具使用时长的警戒阈值，所述警戒阈值小于最大使用时长；

当所述刀具使用时长达到所述警戒阈值时，检验所述刀具的其他刀具状态是否满足换刀条件，若满足则调整所述最大使用时长及所述警戒阈值。

进一步的，所述刀具长度磨损值是否满足换刀条件的判断步骤包括：