CN103616855B - 基于三维模拟组装的刀具管理系统及其管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于三维模拟组装的刀具管理系统及其管理方法，通过组建刀具管理网络，在刀具服务器上建立数据库，在配刀间和机台终端安装功能模块集成模拟组装功能，快速自动完成零件加工配刀表所需整体刀具的组件列表、三维模型和二维工程图，实现整体刀具的快速模拟组装，自动记录组件信息，自动生成三维模型及二维工程图，在配置整体刀具的过程中，完成组件及整体刀具的物流管理，远程快速查询机台刀库内实时已有的整体刀具，能够有效地减少刀具配置和管理时间，节约人力资源，减少刀具种类，降低成本，提高生产效率。

Description

基于三维模拟组装的刀具管理系统及其管理方法

技术领域

本发明涉及工业自动化领域，具体涉及一种基于三维模拟组装技术的动态刀具管理系统和管理方法。

背景技术

随着数控机床的发展和广泛应用，机床刀具的管理变得更加重要。通常，单个零件在加工中心加工需要数十把刀具，如果企业生产的产品零部件属于多品种小批量类型，加上刀具磨损和损坏等情况，那么需要的更换的刀具种类和数量庞大，配刀间工作任务繁重，刀具等待时间长将影响机床利用率。

刀具的管理包括刀具物流管理、整体刀具组装、拆卸和对刀、刀具寻位等。传统的刀具管理主要靠人工登记，存在工作量大、实时性差、机台实时整体刀具信息无法记录等问题，导致刀具管理耗费的人力、时间较多，严重影响生产效率的提升。国内外主流的刀具管理软件主要采用记录组件出入库信息的刀具物流管理，但仍然没有对直接影响配刀效率的零件加工配刀表、整体刀具组件及其装配关系，未对机台刀库实时整体刀具进行管理记录，且在配置新整体刀具时，对配刀员要求较高，刀具拆卸后组件信息随即丢失，导致再次配刀时需重新选择组件组装，无法快速高效地选用并确定整体刀具。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是针对目前刀具管理上存在的上述不足，提供一种实时快速动态的刀具管理系统及其管理方法，用于解决现有技术中的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于三维模拟组装的刀具管理系统，所述刀具包括整体刀具，所述整体刀具由多个刀具组件配置构成，所述刀具管理系统包括刀具管理服务器、配刀间终端以及多个机台终端，所述刀具管理服务器及配刀间终端接入网络交换机，各机台终端通过联网设备接入网络交换机；所述刀具管理服务器上建立有数据库，用于更改和存储刀具的基础数据信息、配刀总表、工程图信息、三维模型库信息，刀具的库存、库位、出入库信息以及机台刀库整体刀具刀位信息；所述配刀间终端上安装有刀具配刀模块，用于向所述数据库输入信息并进行查询和更新，并进行刀具模拟组装；所述机台终端上安装有机台刀库管理模块，用于对所述数据库中的机台刀库整体刀具刀位信息进行查询和更新。

进一步地，所述刀具基础数据信息包括刀具组件参数，所述刀具组件参数包括物料编码、名称、描述、订货号、品牌、系统总量、剩余数量、模型总长、模型至基准长度。

进一步地，所述刀具基础数据信息包括整体刀具参数，所述整体刀具参数包括刀名、类型、直径、长度、是否已有、数量、刀位、内冷状态。

本发明还提供一种基于三维模拟组装的刀具管理系统的管理方法，包括以下步骤：1）所述配刀间终端接收配刀申请，根据配刀信息与所述数据库中的配刀总表匹配，如为有，调取现有配刀表；如为无，所述刀具配刀模块根据配刀信息选择合适的刀具组件并调取所述数据库中的三维模型库信息进行模拟组装，创建配刀表，更新配刀总表；2）根据所述配刀表信息，刀具组件出库组装，更新刀具组件出库信息，完成刀具配置；3）刀具使用完毕后，刀具组件入库，更新整体刀具与刀具组件入库信息，完成刀具返回。

进一步地，所述步骤1）中，所述刀具配刀模块根据配刀信息、机床接口和组件装配规则，选择合适的刀具组件并调取所述数据库中的三维模型库信息进行模拟组装，确认可用后生成整体刀具装配工程图和三维模型文件，完成配刀表，更新配刀总表。

进一步地，所述步骤2）中，配刀终端根据配刀表信息查询所述数据库确认机台刀库已有整体刀具，如为有，将所述已有整体刀具装入机床刀库，并更新机台刀库的刀位信息；如为无，根据所述配刀表信息，刀具组件出库组装，更新刀具组件出库信息，根据组装关系及工程图组装整体刀具，将组装完成的整体刀具装入机床刀库，更新机台刀库的刀位信息。

进一步地，刀具组件出库组装时，利用对刀仪进行对刀操作，更新数据库刀具基础数据。

通过以上技术方案，本发明相较于现有技术具有以下技术效果：

（1）本发明设计集成化的刀具管理系统，通过网络交换器，将配刀间终端、机台终端等通过服务器实现刀具管理数据库的实时动态查询和修改，实现机台刀库数据与配刀间刀具管理数据的共享，保证数据一致性，配刀员不需要到机台查看刀库已有整体刀具，可在配刀间快速查询确定在配刀表中机台已有的整体刀具及其刀位，不需要配置机台刀库已有整体刀具，减少重复劳动；配刀表中整体刀具的可重用性，既可以统一使用满足加工需求的最优整体刀具，有利于减少刀具种类，降低成本，节省了大量选刀时间以及配置刀具时间，以100个整体刀具组合为例，利用本发明来辅助配刀的平均每把整体刀具配刀时间由1.5小时缩短至9分钟，时间消耗缩短了90%，将极大地提高工作和生产效率。

（2）本发明通过整体刀具管理模块的模拟组装功能，快速模拟组装整体刀具，自动生成所配整体刀具的三维模型、二维工程图，在模拟组装的过程中，记录整体刀具所需组件列表及组装参数，完整的整体刀具信息自动被记录下来，方便整体刀具信息的再次组装调用，提高选刀效率；

（3）本发明实现配刀间和各机台的组件、整体刀具等数据中央管理，利用配刀表组织管理整体刀具和组件，及时锁定库存，并提示刀具采购需求，在组装和拆卸刀具过程中及时进行刀具物流管理，缩短机床等待刀具的停机时间，为数控编程人员提供2D+3D整体刀具模型方便编程和碰撞仿真，同时可提高成本透明度和可控性，制造更高生产率的数字化刀具管理系统，进一步则可与MES，ERP系统融合，为企业制造的数字化、精益化、自动化奠定基础。

附图说明

图1为本发明中基于三维模拟组装的刀具管理系统的系统架构图；

图2为本发明中刀具管理方法的配刀流程图；

图3为本发明中刀具管理方法的刀具返回流程图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1至图3。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

参阅图1所示，显示为本发明中基于三维模拟组装的刀具管理系统的系统架构图，刀具管理系统包括刀具管理服务器、配刀间终端以及多个机台终端，所述刀具管理服务器及配刀间终端接入网络交换机，各机台终端通过联网设备接入网络交换机，各部分通过接入网络交换器进行数据库联接和交换。在刀具管理服务器上建立有数据库，用于更改和存储刀具的基础数据信息、配刀总表、工程图信息、三维模型库信息，刀具的库存、库位、出入库信息以及机台刀库整体刀具刀位信息；在配刀间终端上安装有刀具配刀模块，用于向所述数据库输入信息并进行查询和更新，包括对数据库进行访问、记录、更改组件的出入库、库存及成本管理，整体刀具总表、配刀总表、配刀表、整体刀具所需组件列表、整体刀具工程图和三维模型文件的数据管理等，并同时进行刀具模拟组装；机台终端上安装有机台刀库管理模块，用于对数据库中的机台刀库整体刀具刀位信息（对应刀闸号和刀位号）进行查询和更新。

上述刀具的基础数据信息由如下几个部分构成：组件参数信息包括如下字段：物料编码、名称、描述、订货号、品牌、系统总量、剩余数量、模型总长、模型至基准长度、备注；整体刀具总表包括如下字段：机台、刀名、类型、直径、长度、L1、L2、L3、L4、L5、是否已有、数量、刀位、内冷状态、备注；配刀总表包括如下字段：零件编码、工序号、机台、零件名称、零件材料、备注；配刀表包括如下字段：刀名、数量、配置时间、配置员、备注；整体刀具组件列表包括如下字段：物料编码、数量、备注；

参阅图2所示，显示为本发明中刀具管理方法的配刀流程图，配刀间终端接收配刀申请，根据配刀信息与所述数据库中的配刀总表匹配，如为有，调取现有配刀表；如为无，即需要加工零件为第一次加工，则需先添加配刀表，查询已有整体刀具总表，选择满足条件的整体刀具添加至配刀表，如总表内没有所需整体刀具，则根据机床接口和组件装配规则，选择合适的组件进行模拟组装操作，确认可用后自动生成整体刀具装配工程图和三维模型文件，完成组件及整体刀具的物流管理，直至配刀表完成，并更新配刀总表。

并且针对加工零件为第一次加工的情况，建立配刀表时，从整体刀具总表中选择可用整体刀具，如仍未满足要求，须考虑机床接口和防止碰撞等需求，根据不同机床接口选用与之匹配的刀柄、延长杆、缩径杆、镗头、刀夹、刀头、刀片等组件，利用基于三维模拟组装技术的刀具配刀模块进行模拟组装，所选组件将根据参数L1、L2、L3、L4、L5自动添加装配并导出二维工程图，可微调组件间的配合关系直至整体刀具满足要求，自动生成整体刀具组件列表、工程图和三维模型，完成单个整体刀具，进一步完成配刀表。

完成零件加工配刀表需要的所有整体刀具后，通过配刀间终端远程查询机台刀库数据库实时已有的整体刀具，针对机台刀具已有的整体刀具，则不需要重新配置，只需再配置其余整体刀具。配刀员继续查询其余整体刀具所需的各组件库存数与仓库库位，如库存不足需申请采购，领取所需组件，记录组件出库。

配刀员将领取的组件，按照工程图进行组装，利用对刀仪对组装好的刀具进行对刀操作，更新刀补参数，并更新整体刀具表字段是否已有为“1”；机床操作员将配置好的整体刀具装入机床刀库，并更新机台刀库的刀位数据，完成刀具配置流程；如图3所示，待零件加工完成后，将刀具移除出机台刀库刀位，并更新机台刀库的刀位数据；在配刀间终端，配刀员查询配刀表进行刀具返回，记录整体刀具和组件入库，更新整体刀具表字段是否已有为“0”；配刀员拆卸整体刀具，安排库位放回组件，更新组件入库信息，完成刀具返回流程。

以下结合具体实施案例做进一步说明：

（1）以第一次加工的编码为1BA1100100新零件在第7道加工工序为例，机床为加工中心C40，新建配刀表，以零件编码+工序号+机床编码为标识确定该配刀表的唯一性，同时可以添加零件名称、材料和三维示意图。

(2)根据零件加工需求，添加整体刀具至配刀表。首先，系统查询整体刀具总表，根据匹配机床接口标准的刀柄类型，筛选出整体刀具列表，列表中输入刀具类型“精镗刀”，查询到满足直径3.9mm和L1>120mm等条件整体刀具T13002，进一步可打开整体刀具信息查看组件、加工参数、组装工程图、三维模型等进一步确认，将可用的整体刀具添加至配刀表。

（3）当刀柄接口匹配的整体刀具列表无法满足加工要求时，新建整体刀具，输入刀名，直径长度（L1），技术要求等参数，查询组件总表选择合适的组件进行组装，根据组件模型总长等参数及组件装配知识集，确定L2，L3，L4，L5组装参数，进入模拟组装界面进行模拟组装，所需组件模型将按照模型和组装参数，在后台打开三维软件自动装配，组装好的整体刀具三维装配体示意图和组装工程图将显示到前台程序，如满足需求点击“否”无需修改，自动将组装装配体和工程图保存至数据库；如需要进行微调，可打开后台三维软件调整配合关系并更新工程图后，点击“是”确认修改，自动将微调后的组装装配体和工程图保存至数据库。至此，完成并确定了新建整体刀具信息。

（4）完成零件加工配刀表需要的所有整体刀具后，配刀员根据配刀表，可远程查询待加工机台刀库实时已有的整体刀具，针对机台刀库已有整体刀具，则不需要重复配置；配刀员打开其余整体刀具信息，根据组件列表，查询组件所在库位并领取组件（一键更新整体刀具所有组件的出库数据），按照装配关系和工程示意图等进行组装，至对刀仪对刀，然后将更新刀补参数和出库数据；

（5）待完成所有整体刀具的配置后，通过工具车送至对应机台，机床操作工装入设定的机台刀库库位，更新机台终端机台刀库数据，完成刀具准备，开始零件加工操作。

综上所述，本发明提供一种基于三维模拟组装的刀具管理系统及其管理方法，通过组建刀具管理网络，在刀具服务器上建立数据库，在配刀间和机台终端安装功能模块集成模拟组装功能，快速自动完成零件加工配刀表所需整体刀具的组件列表、三维模型和二维工程图，实现整体刀具的快速模拟组装，自动记录组件信息，自动生成三维模型及二维工程图，在配置整体刀具的过程中，完成组件及整体刀具的物流管理，远程快速查询机台刀库内实时已有的整体刀具，能够有效地减少刀具配置和管理时间，节约人力资源，减少刀具种类，降低成本，提高生产效率。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (4)

1.一种基于三维模拟组装的刀具管理系统的管理方法，所述刀具包括整体刀具，所述整体刀具由多个刀具组件配置构成，所述刀具管理系统包括刀具管理服务器、配刀间终端以及多个机台终端，所述刀具管理服务器及配刀间终端接入网络交换机，各机台终端通过联网设备接入网络交换机；所述刀具管理服务器上建立有数据库，用于更改和存储刀具的基础数据信息、配刀总表、工程图信息、三维模型库信息，刀具的库存、库位、出入库信息以及机台刀库整体刀具刀位信息；所述配刀间终端上安装有刀具配刀模块，用于向所述数据库输入信息并进行查询和更新，并进行刀具模拟组装；所述机台终端上安装有机台刀库管理模块，用于对所述数据库中的机台刀库整体刀具刀位信息进行查询和更新，其特征在于，所述管理方法包括以下步骤：

1)所述配刀间终端接收配刀申请，根据配刀信息与所述数据库中的配刀总表匹配，如为有，调取现有配刀表；如为无，所述刀具配刀模块根据配刀信息选择合适的刀具组件并调取所述数据库中的三维模型库信息进行模拟组装，创建配刀表，更新配刀总表；

2)根据所述配刀表信息，刀具组件出库组装，更新刀具组件出库信息，完成刀具配置；

3)刀具使用完毕后，刀具组件入库，更新整体刀具与刀具组件的入库信息，完成刀具返回。

2.根据权利要求1所述的基于三维模拟组装的刀具管理系统的管理方法，其特征在于，所述步骤1)中，所述刀具配刀模块根据配刀信息、机床接口和组件装配规则，选择合适的刀具组件并调取所述数据库中的三维模型库信息进行模拟组装，确认可用后生成整体刀具装配工程图和三维模型文件，完成配刀表，更新配刀总表。

3.根据权利要求1所述的基于三维模拟组装的刀具管理系统的管理方法，其特征在于，所述步骤2)中，配刀间终端根据配刀表信息查询所述数据库确认机台刀库实时已有的整体刀具，针对已有的整体刀具，则不需要重新配置；针对没有的整体刀具，根据所述配刀表信息，刀具组件出库组装，更新刀具组件出库信息，根据组装关系及工程图组装整体刀具，将组装完成的整体刀具装入机床刀库，更新机台刀库的刀位信息。

4.根据权利要求3所述的基于三维模拟组装的刀具管理系统的管理方法，其特征在于，刀具组件出库组装时，利用对刀仪进行对刀操作，更新数据库刀具基础数据。