CN104057342B - 一种适用于盘式刀库的换刀控制方法及系统 - Google Patents
一种适用于盘式刀库的换刀控制方法及系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种适用于盘式刀库的换刀控制方法及系统,只有在主轴上的刀具和要换的刀具不同时为第一型号刀具或第二型号的刀具时,换刀过程才分两步,其余大部分换刀过程都是一步到位,从而达到高效率的换刀。其实现方式简便,实现成本低廉,应用范围也较为广泛,可以有效地降低企业的加工成本,提高企业的整体效益。无需实时更新当前刀具号,而是实时更新当前刀具的状态变量值,从而实现对刀具的自动替换,以此能够在数控机床的加工过程中免去手动换刀的时间,既能大大提高盘式刀库的利用率,又能大大提高加工效率,同时减低操作错误的可能性。
Description
技术领域
本发明涉及数控系统技术领域,特别涉及数控机床刀具替换方法技术领域,具体地是涉及一种适用于盘式刀库的换刀控制方法及系统。
背景技术
以往加工中心盘式刀库,如果有少量的刀具半径比较大时,为了保证相邻刀具不干涉,就会采用隔一个刀套放一把刀具的方式,这样刀库的利用率只有一半。还有一个方法就是采用固定刀套换刀方式,这样就会牺牲加工效率来避免相邻刀具之间的干涉问题,因为采用固定刀套换刀方式的换刀时间是随机就近换刀方式的一倍。
在加工过程中,刀库的利用率直接影响加工的工序数,比如说有24把刀套的盘式刀库,如果利用率只有50%,那么它最多只能加工12道工序;如果利用率有88%,那么它最多就能加工21道工序。换刀时间的长短直接影响加工效率,如果换刀时间增加50%,那么加工一个零件的时间就会相应的增加了这50%的换刀时间。以上问题就会大大降低加工效率和增加加工成本,直接影响企业的整体效益。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于:现有技术中的盘式刀库在换刀过程中的利用率和加工效率都比较低下。
为解决上述技术问题,本发明的技术方案是:
一种适用于盘式刀库的换刀控制方法,包括如下步骤:
S1:系统发出换刀指令后,判断待更换的刀具所在的刀套是否为禁用刀套,如果待更换的刀具是禁用刀套,发出警报信号并结束换刀任务;如果待更换的刀具不是禁用刀套,进入步骤S2;
S2:判断待更换的刀具是否为第二型号刀具,如果待更换的刀具是第二型号刀具进入步骤S3;如果待更换的刀具不是第二型号刀具进入步骤S4;
S3:判断主轴上的刀具是否为第二型号刀具,如果主轴上的刀具是第二型号刀具,驱动刀库完成换刀任务;如果主轴上的刀具不是第二型号刀具,驱动刀库将主轴上的刀具换到处于空状态的用于装载第一型号刀具的刀套内,而后驱动刀库完成换刀任务;
S4:判断主轴上的刀具是否为第二型号刀具,如果主轴上的刀具不是第二型号刀具,驱动刀库完成换刀任务;如果主轴上的刀具是第二型号刀具,驱动刀库将主轴上的刀具换到处于空状态的用于装载第二型号刀具的刀套内,而后驱动刀库完成换刀任务。
进一步地刀库实际利用率P按照下述公式获得:
P=(N0-N1-1)/N0,
其中N0为刀库的总刀套数量,N1为第二型号刀具数量。
进一步地还包括
S0:设定每一刀套和主轴的刀具号,确定所述刀套和所述主轴上的刀具的状态变量值的设定规则,初始化每一所述刀套和所述主轴的状态变量值,所述步骤S1至所述步骤S4结合所述状态变量值的设定规则进行相应的判断;
S5:实时结合每一刀套和主轴的实际情况按照所述状态变量值的设定规则对其进行状态变量值的设定,而后重复所述步骤S1至所述步骤S4。
进一步地所述步骤S1还包括:
系统发出换刀指令后,判断所述换刀指令具体更换的是哪一把刀具,如果待更换的刀具在主轴上,结束换刀任务;如果待更换的刀具不在主轴上,判断待更换的刀具所在的刀套是否为禁用刀套。
进一步地所述状态变量值的设定规则为:0为第一型号刀具的刀套,1为第二型号刀具的刀套,2为禁用刀套,98为处于空状态的用于装载第二型号刀具的刀套,99为处于空状态的用于装载第一型号刀具的刀套。
进一步地所述第二型号刀具的半径大于所述第一型号刀具的半径。
一种适用于盘式刀库的换刀控制系统,包括:判定模块、中心控制模块和驱动模块,其中所述判定模块包括禁用刀套判断单元、报警单元和第二型号刀具判断单元,所述禁用刀套判断单元用于判断待更换的刀具所在的刀套是否为禁用刀套,所述报警单元用于当确认所述待更换的刀具所在的刀套为禁用刀套时进行报警,所述第二型号刀具判断单元用于判断主轴上的刀具是否为第二型号刀具,所述中心控制模块用于接收所述判定模块的判定信息并控制所述驱动模块动作,所述驱动模块用于驱动刀库完成换刀任务。
进一步地所述中心控制模块包括设定单元、初始化单元和实时测试单元,所述设定单元用于设定每一刀套和主轴的刀具号,确定所述刀套和所述主轴上的刀具的状态变量值的设定规则;所述初始化单元用于初始化每一所述刀套和所述主轴的状态变量值,所述实时测试单元用于实时结合每一刀套和主轴的实际情况按照所述设定单元的设定规则对其进行状态变量值的设定。
进一步地所述判定模块还包括主轴判定单元,所述主轴判定单元用于判断待更换的刀具是否在主轴上。
进一步地所述状态变量值的设定规则为:0为第一型号刀具的刀套,1为第二型号刀具的刀套,2为禁用刀套,98为处于空状态的用于装载第二型号刀具的刀套,99为处于空状态的用于装载第一型号刀具的刀套。
采用上述技术方案,本发明至少包括如下有益效果:
1.本发明所述的适用于盘式刀库的换刀控制方法及系统,只有在主轴上的刀具和要换的刀具不同时为第一型号刀具或第二型号的刀具时,换刀过程才分两步,其余大部分换刀过程都是一步到位,从而达到高效率的换刀。其实现方式简便,实现成本低廉,应用范围也较为广泛,可以有效地降低企业的加工成本,提高企业的整体效益。
2.本发明所述的适用于盘式刀库的换刀控制方法及系统,无需实时更新当前刀具号,而是实时更新当前刀具的状态变量值,从而实现对刀具的自动替换,以此能够在数控机床的加工过程中免去手动换刀的时间,既能大大提高盘式刀库的利用率,又能大大提高加工效率,同时减低操作错误的可能性。
附图说明
图1为本发明所述的适用于盘式刀库的换刀控制方法的流程图;
图2为一种盘式刀库的换刀控制方法的编号方法;
图3为本发明所述的适用于盘式刀库的换刀控制系统的结构图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
实施例1
如图1所示,为符合本实施例的一种适用于盘式刀库的换刀控制方法,包括如下步骤:
S1:系统发出换刀指令后,判断待更换的刀具所在的刀套是否为禁用刀套,如果待更换的刀具是禁用刀套,发出警报信号并结束换刀任务;如果待更换的刀具不是禁用刀套,进入步骤S2;
S2:判断待更换的刀具是否为第二型号刀具,如果待更换的刀具是第二型号刀具进入步骤S3;如果待更换的刀具不是第二型号刀具进入步骤S4;
S3:判断主轴上的刀具是否为第二型号刀具,如果主轴上的刀具是第二型号刀具,这时所选刀具和主轴刀具都为第二型号刀具,就将刀库直接转到所选的刀套处,并直接和主轴上的刀具对换,即驱动刀库完成换刀任务;如果主轴上的刀具不是第二型号刀具,这时所选刀具为第二型号刀具,主轴刀具为第一型号刀具,驱动刀库将主轴上的刀具换到处于空状态的用于装载第一型号刀具的刀套内,而后驱动刀库完成换刀任务;
S4:判断主轴上的刀具是否为第二型号刀具,如果主轴上的刀具不是第二型号刀具,这时所选刀具和主轴刀具都为第一型号刀具,就将刀库直接转到所选的刀套处,并直接和主轴上的刀具对换,即驱动刀库完成换刀任务;如果主轴上的刀具是第二型号刀具,这时所选刀具为第一型号刀具,主轴刀具为第二型号刀具,驱动刀库将主轴上的刀具换到处于空状态的用于装载第二型号刀具的刀套内,而后驱动刀库完成换刀任务,其中所述驱动刀库完成换刀任务即为将所述待更换的刀具换到所述主轴的位置上。
采用本实施例的换刀控制方法,其刀库实际利用率P按照下述公式获得:
P=(N0-N1-1)/N0,
其中N0为刀库的总刀套数量,N1为第二型号刀具数量。
本实施例还包括
S0:设定每一刀套和主轴的刀具号,确定所述刀套和所述主轴上的刀具的状态变量值的设定规则,初始化每一所述刀套和所述主轴的状态变量值,所述步骤S1至所述步骤S4结合所述状态变量值的设定规则进行相应的判断;
S5:实时结合每一刀套和主轴的实际情况按照所述状态变量值的设定规则对其进行状态变量值的设定,而后重复所述步骤S1至所述步骤S4。
进一步地所述步骤S1还包括:
系统发出换刀指令后,判断所述换刀指令具体更换的是哪一把刀具,如果待更换的刀具在主轴上,结束换刀任务;如果待更换的刀具不在主轴上,判断待更换的刀具所在的刀套是否为禁用刀套。
优选地所述状态变量值的设定规则为:0为第一型号刀具的刀套,1为第二型号刀具的刀套,2为禁用刀套,98为处于空状态的用于装载第二型号刀具的刀套,99为处于空状态的用于装载第一型号刀具的刀套。本领域技术人员应当知晓此处所述的均为优选地实施方式,所述状态变量值的设定规则完全可以自行设定,任何显而易见的变化均在本实施例的保护范围之内。
进一步地所述第二型号刀具的半径大于所述第一型号刀具的半径。
下面结合图2对本实施例进行进一步阐释。
图2为一种盘式刀库,共有12个刀套,下面按照图示所示的方法将其进行编号说明。在实际加工过程中,有两把半径较大的刀具,分别装在1号刀套和3号刀套里面,这样12号刀套、2号刀套、4号刀套就不能再装刀具了,其余的刀套可以装第一型号装刀具,这样实际不能装刀的刀套就是第二型号刀具数加1,如上面有2把第二型号刀具,就会有3个刀套不能装刀,就能装9把刀具,其刀库实际利用率为75%。而以往的采用隔一个刀套放一把刀具的方法,只能装6把刀具,其刀库实际利用率为50%,极大地提高了刀库的利用率。
我们在刀库初始化时就要将1到12号刀套里面的刀具号分别设定为1到12号刀具,表示为A1- A12,主轴刀具设定为A13。将主轴刀具号状态变量值设定99号(表示主轴上没有刀具),将A13设定为0,然后把A1、A3号状态变量值设定为1,A12、A2、A4号状态变量值设定为2,其余的刀具的状态变量值也设定为0,然后把实际的刀具按刀具号装载到对应的刀套里面。
这种控制方法如果遇到主轴上和待更换的刀具同时是第一型号刀具或同时是第二型号的刀具,就采用待更换的刀具和主轴上的刀具直接对换的方式;如果主轴上的刀具和待更换的刀具一个是第一型号刀具,一个是第二型号刀具,就采用先判断主轴上的刀具是第一型号刀具还是第二型号的刀具,如果主轴上的刀具是第一型号刀具就先将主轴上的刀具换到标有刀具号为99的刀套里面,再将要换的第二型号刀具换刀主轴上,同时将主轴对应的状态变量值设定为1。如果是第二型号刀具就先将主轴上的刀具换到标有刀具号为98的刀套里面,再将要换的第一型号刀具换刀主轴上,同时将主轴对应的A变量设定为0。这种换刀控制方法只有在主轴上的刀具和要换的刀具不同时为第一型号刀具或第二型号的刀具时,换刀过程才分两步,其余大部分换刀过程都是一步到位,从而达到高效率的换刀。其实现方式简便,实现成本低廉,应用范围也较为广泛,可以有效地降低企业的加工成本,提高企业的整体效益。
本实施例所述的适用于盘式刀库的换刀控制方法,无需实时更新当前刀具号,而是实时更新当前刀具的状态变量值,从而实现对刀具的自动替换,以此能够在数控机床的加工过程中免去手动换刀的时间,既能大大提高盘式刀库的利用率,又能大大提高加工效率,同时减低操作错误的可能性。
实施例2
如图3所示,为符合本实施例的一种适用于盘式刀库的换刀控制系统,包括:判定模块、中心控制模块和驱动模块,所述中心控制模块优选为单片机处理器。其中所述判定模块包括禁用刀套判断单元、报警单元和第二型号刀具判断单元,所述禁用刀套判断单元用于判断待更换的刀具所在的刀套是否为禁用刀套,所述报警单元用于当确认所述待更换的刀具所在的刀套为禁用刀套时进行报警,所述第二型号刀具判断单元用于判断主轴上的刀具是否为第二型号刀具,所述中心控制模块用于接收所述判定模块的判定信息并控制所述驱动模块动作,所述驱动模块用于驱动刀库完成换刀任务。
所述中心控制模块包括设定单元、初始化单元和实时测试单元,所述设定单元用于设定每一刀套和主轴的刀具号,确定所述刀套和所述主轴上的刀具的状态变量值的设定规则;所述初始化单元用于初始化每一所述刀套和所述主轴的状态变量值,所述实时测试单元用于实时结合每一刀套和主轴的实际情况按照所述设定单元的设定规则对其进行状态变量值的设定。
所述判定模块还包括主轴判定单元,所述主轴判定单元用于判断待更换的刀具是否在主轴上。
优选地所述状态变量值的设定规则为:0为第一型号刀具的刀套,1为第二型号刀具的刀套,2为禁用刀套,98为处于空状态的用于装载第二型号刀具的刀套,99为处于空状态的用于装载第一型号刀具的刀套。本领域技术人员应当知晓此处所述的均为优选地实施方式,所述状态变量值的设定规则完全可以自行设定,任何显而易见的变化均在本实施例的保护范围之内。
所述第二型号刀具的半径大于所述第一型号刀具的半径。
下面结合图2对本实施例进行进一步阐释。
图2为一种盘式刀库,共有12个刀套,下面按照图示所示的方法将其进行编号说明。在实际加工过程中,有两把半径较大的刀具,分别装在1号刀套和3号刀套里面,这样12号刀套、2号刀套、4号刀套就不能再装刀具了,其余的刀套可以装第一型号装刀具,这样实际不能装刀的刀套就是第二型号刀具数加1,如上面有2把第二型号刀具,就会有3个刀套不能装刀,就能装9把刀具,其刀库实际利用率为75%。而以往的采用隔一个刀套放一把刀具的方法,只能装6把刀具,其刀库实际利用率为50%,极大地提高了刀库的利用率。
我们在刀库初始化时就要将1到12号刀套里面的刀具号分别设定为1到12号刀具,表示为A1- A12,主轴刀具设定为A13。将主轴刀具号状态变量值设定99号(表示主轴上没有刀具),将A13设定为0,然后把A1、A3号状态变量值设定为1,A12、A2、A4号状态变量值设定为2,其余的刀具的状态变量值也设定为0,然后把实际的刀具按刀具号装载到对应的刀套里面。
这种控制系统如果遇到主轴上和待更换的刀具同时是第一型号刀具或同时是第二型号的刀具,就采用待更换的刀具和主轴上的刀具直接对换的方式;如果主轴上的刀具和待更换的刀具一个是第一型号刀具,一个是第二型号刀具,就采用先判断主轴上的刀具是第一型号刀具还是第二型号的刀具,如果主轴上的刀具是第一型号刀具就先将主轴上的刀具换到标有刀具号为99的刀套里面,再将要换的第二型号刀具换刀主轴上,同时将主轴对应的状态变量值设定为1。如果是第二型号刀具就先将主轴上的刀具换到标有刀具号为98的刀套里面,再将要换的第一型号刀具换刀主轴上,同时将主轴对应的A变量设定为0。这种换刀控制方法只有在主轴上的刀具和要换的刀具不同时为第一型号刀具或第二型号的刀具时,换刀过程才分两步,其余大部分换刀过程都是一步到位,从而达到高效率的换刀。其实现方式简便,实现成本低廉,应用范围也较为广泛,可以有效地降低企业的加工成本,提高企业的整体效益。
本实施例所述的适用于盘式刀库的换刀控制系统,无需实时更新当前刀具号,而是实时更新当前刀具的状态变量值,从而实现对刀具的自动替换,以此能够在数控机床的加工过程中免去手动换刀的时间,既能大大提高盘式刀库的利用率,又能大大提高加工效率,同时减低操作错误的可能性。且本实施例所述的适用于盘式刀库的换刀控制系统,其实现方式简便,实现成本低廉,应用范围也较为广泛,可以有效地降低企业的加工成本,提高企业的整体效益。
以上对本发明的实施例进行了详细说明,但所述内容仅为本发明创造的较佳实施例,不能被认为用于限定本发明创造的实施范围。凡依本发明创造申请范围所作的均等变化与改进等,均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (8)
1.一种适用于盘式刀库的换刀控制方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1:系统发出换刀指令后,判断待更换的刀具所在的刀套是否为禁用刀套,如果待更换的刀具是禁用刀套,发出警报信号并结束换刀任务;如果待更换的刀具不是禁用刀套,进入步骤S2;
S2:判断待更换的刀具是否为第二型号刀具,如果待更换的刀具是第二型号刀具进入步骤S3;如果待更换的刀具不是第二型号刀具进入步骤S4;
S3:判断主轴上的刀具是否为第二型号刀具,如果主轴上的刀具是第二型号刀具,驱动刀库完成换刀任务;如果主轴上的刀具不是第二型号刀具,驱动刀库将主轴上的刀具换到处于空状态的用于装载第一型号刀具的刀套内,而后驱动刀库完成换刀任务;
S4:判断主轴上的刀具是否为第二型号刀具,如果主轴上的刀具不是第二型号刀具,驱动刀库完成换刀任务;如果主轴上的刀具是第二型号刀具,驱动刀库将主轴上的刀具换到处于空状态的用于装载第二型号刀具的刀套内,而后驱动刀库完成换刀任务;
所述步骤S1至所述步骤S4结合状态变量值的设定规则进行相应的判断;
S5:实时结合每一刀套和主轴的实际情况按照所述状态变量值的设定规则对其进行状态变量值的设定,而后重复所述步骤S1至所述步骤S4;
所述状态变量值的设定规则为:0为第一型号刀具的刀套,1为第二型号刀具的刀套,2为禁用刀套,98为处于空状态的用于装载第二型号刀具的刀套,99为处于空状态的用于装载第一型号刀具的刀套。
2.如权利要求1所述的适用于盘式刀库的换刀控制方法及系统,其特征在于,刀库实际利用率P按照下述公式获得:P=(N0-N1-1)/N0,其中N0为刀库的总刀套数量,N1为第二型号刀具数量。
3.如权利要求2所述的适用于盘式刀库的换刀控制方法,其特征在于,还包括S0:设定每一刀套和主轴的刀具号,确定所述刀套和所述主轴上的刀具的状态变量值的设定规则,初始化每一所述刀套和所述主轴的状态变量值。
4.如权利要求1-3任一所述的适用于盘式刀库的换刀控制方法,其特征在于,所述步骤S1还包括:系统发出换刀指令后,判断所述换刀指令具体更换的是哪一把刀具,如果待更换的刀具在主轴上,结束换刀任务;如果待更换的刀具不在主轴上,判断待更换的刀具所在的刀套是否为禁用刀套。
5.如权利要求4所述的适用于盘式刀库的换刀控制方法及系统,其特征在于,所述第二型号刀具的半径大于所述第一型号刀具的半径。
6.一种适用于盘式刀库的换刀控制系统,其特征在于,包括:判定模块、中心控制模块和驱动模块,其中所述判定模块包括禁用刀套判断单元、报警单元和第二型号刀具判断单元,所述禁用刀套判断单元用于判断待更换的刀具所在的刀套是否为禁用刀套,所述报警单元用于当确认所述待更换的刀具所在的刀套为禁用刀套时进行报警,所述第二型号刀具判断单元用于判断主轴上的刀具是否为第二型号刀具,所述中心控制模块用于接收所述判定模块的判定信息并控制所述驱动模块动作,所述驱动模块用于驱动刀库完成换刀任务,所述中心控制模块包括设定单元、初始化单元和实时测试单元,所述设定单元用于设定每一刀套和主轴的刀具号,确定所述刀套和所述主轴上的刀具的状态变量值的设定规则;所述初始化单元用于初始化每一所述刀套和所述主轴的状态变量值,所述实时测试单元用于实时结合每一刀套和主轴的实际情况按照所述设定单元的设定规则对其进行状态变量值的设定。
7.如权利要求6所述的适用于盘式刀库的换刀控制系统,其特征在于,所述判定模块还包括主轴判定单元,所述主轴判定单元用于判断待更换的刀具是否在主轴上。
8.如权利要求6-7任一所述的适用于盘式刀库的换刀控制系统,其特征在于,所述状态变量值的设定规则为:0为第一型号刀具的刀套,1为第二型号刀具的刀套, 2为禁用刀套,98为处于空状态的用于装载第二型号刀具的刀套,99为处于空状态的用于装载第一型号刀具的刀套。
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PB01 | Publication | ||
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C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
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Granted publication date: 20170104 Termination date: 20190708 |
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