CN105929793B - 一种基于gt技术的刀具管理方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于GT技术的刀具管理方法及系统，该刀具管理方法包括：刀具出库管理、刀具入库管理和系统选刀；其中，所述系统选刀包括步骤：根据刀具的加工特征将刀库内的刀具分类成组；对每一组内的刀具进行编码并将对应的二维码雕刻于刀具上；根据工艺专家编制的选刀经验和知识文件以及不同刀具的编码，生成对应刀具的特征文件；从特征文件组中检索与工件当前加工特征相符合的刀具；进一步判断所检索到的刀具是否满足加工要求，若是，则输出所检索到的刀具信息，若否，则引入约束条件并再次进行检索。本发明提高了刀具管理的智能化和自动化，以及提高了选刀的准确性和效率。
Description
技术领域
本发明涉及机床刀具管理领域，特别是涉及一种基于GT(Group Technology)技术的刀具管理方法及系统。
背景技术
GT(Group Technology)技术即成组技术，其揭示和利用事物间的相似性，按照一定的准则分类成组，同组事物能够采用同一方法进行处理，以便提高效益的技术。
随着数控机床在机械制造领域的广泛应用，刀具的应用也不断丰富，加工一个复杂的零件，一般需要十几把刀甚至几十把刀，使得刀具的选择与更换变得复杂，同时加大了工艺设计人员的工作量，很有可能导致所选的刀具与加工工艺不匹配或加工的经济性不理想的问题。国内外对刀具的管理主要采用跟踪刀具使用情况，设计人员选刀，刀库根据设计人员所选的刀而进行配刀，而没有自动选刀功能。刀具的大量使用，增加了刀具管理的工作量，如果刀具使用之后没有及时的清理和防锈处理，很有可能造成刀具的腐蚀而减少刀具的使用寿命。大量刀具的清洗和防锈工作也变得繁重，增加管理人员的工作量和企业成本。对于大多数刀库管理系统缺少安全防范装置，如果发生意外对企业造成的损失也是不可估量的。因此，重要的刀具安全防范是非常重要。并且，现有的基于GT的刀具管理侧重于刀具特征选择上，而缺少对刀具加工参数、刀具磨损率、刀具寿命、反馈、系统维护功能以及对兼顾以上时对加工不同材料效率考虑，不仅影响刀具使用寿命，还影响了刀具的加工精度和加工稳定性。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于GT技术的刀具管理方法，用于解决现有刀具管理过程中需要人工选刀，选刀难度大、效率低并影响效率和加工质量，以及现有刀具对刀具清洗、防锈工作管理不到位，影响刀具使用寿命的问题。
本发明是这样实现的：
一种基于GT技术的刀具管理方法，包括：刀具出库管理、刀具入库管理和系统选刀；
所述系统选刀包括步骤：
根据刀具的加工特征将刀库内的刀具分类成组，同组刀具具有相似的加工特征；
对每一组内的刀具进行编码，编码的信息包括刀具名称、主要加工特征、加工参数、加工工件材料以及刀具在与在刀盘上的位置相对应的刀库号，将与编码对应的二维码雕刻于刀具上；
以有限元仿真法计算刀具加工不同材料的工件的最优磨损率和最优使用寿命，具体为：依次改变材料、进给量、进给速度和背吃刀量中的一个变量进行工件加工，并分别采集每次加工刀具的磨损量、平均力、发热量、功率、变形量、应力、应变、磨损深度和刀具寿命；根据所采集的数据对刀具的进给量、背吃刀量和进给速度进行优化，得到刀具加工不同材料的工件和相同材料的工件的最优磨损率和最长刀具寿命；
根据工艺专家编制的选刀经验和知识文件以及不同刀具的编码，生成对应刀具的特征文件，各特征文件组成特征文件组；
从工件的加工文件中获取工件当前的加工特征；
从特征文件组中检索与工件当前加工特征相符合的刀具，并根据所述有限元仿真法所得到的不同刀具的最优磨损率和最长刀具寿命，从所检索到的刀具中选定最优磨损率或最长刀具寿命的刀具；
进一步判断所选定的刀具是否满足加工要求，若是，则输出所检索到的刀具信息，若否，则引入约束条件并再次进行检索；
所述刀具出库管理包括步骤：
PLC控制器根据系统选刀步骤所输出的刀具信息或临时取刀时输入的刀号，控制刀盘上所述刀具信息或刀号所在的刀库号旋转到出刀位；
在刀盘旋转的同时或旋转到出刀位后，PLC控制器控制机械手移动到刀盘出刀位取刀，完成刀具出库；
所述刀具入库管理包括步骤：
进行刀库密码验证，验证通过后解除刀库报警装置；
扫描刀具的二维码；
PLC控制器获取所述二维码，并根据所述二维码控制刀盘存放该刀具的位置旋转到入刀位；
在刀盘旋转的同时或旋转到入刀位后，PLC控制器通过机械手管理系统控制机械手抓取刀具并放入刀库；
当刀具装入刀盘后，PLC控制器根据入库刀具的信息控制刀盘旋转，使入库刀具所在的刀库号位置旋转到清洗操作位，并控制清洗操作位上方的气枪绕刀具的刀轴旋转一周进行喷气清洗；
在喷气清洗后，PLC控制器控制入库刀具所在的刀库号位置旋转到防锈操作位，并控制防锈操作位上方的喷雾油板对刀具喷油防锈；
在喷油防锈后，启动刀库报警装置。
进一步的，所述二维码是通过激光雕刻技术雕刻于刀具上的。
进一步的，所述刀盘上的每个用于存放刀具的刀孔上均设置有刀具固定装置，所述刀具固定装置包括：电磁铁、弹簧、衔铁、第一夹板和第二夹板；
所述电磁铁设置于刀孔的底部并电连接于PLC控制器，衔铁可活动的设置于刀孔内，衔铁的一端面通过所述弹簧连接于电磁铁的磁力面，第一夹板和第二夹板相互交叉铰接固定于衔铁的另一端面上，第一夹板和第二夹板的夹持面分别设置有橡胶垫片。
进一步的，所述刀孔的侧面设置有卸油孔。
为解决上述技术问题，本发明提供的另一技术方案为：
一种基于GT技术的刀具管理系统，包括：
辅助选刀系统、网络服务器、PLC控制器、刀盘、机械手、二维码扫描仪、清洗装置、防锈装置和报警装置；
PLC控制器分别与刀盘、机械手、清洗装置、防锈装置连接，辅助选刀系统与PLC控制器以及二维码扫描仪连接，并且辅助选刀系统通过网络服务器连接于刀具管理部门的上位机；
刀库内的刀具根据刀具的加工特征被分类成组，同组刀具具有相似的加工特征；
每一组内的刀具设有编码，编码的信息包括刀具名称、主要加工特征、加工参数、加工工件材料以及刀具在与在刀盘上的位置相对应的刀库号，将与编码对应的二维码雕刻于刀具上；
辅助选刀系统用于根据工艺专家编制的选刀经验和知识文件以及不同刀具的编码，生成对应刀具的特征文件，各特征文件组成特征文件组；和以有限元仿真法计算刀具加工不同材料的工件的最优磨损率和最优使用寿命，具体为：依次改变材料、进给量、进给速度和背吃刀量中的一个变量进行工件加工，并分别采集每次加工刀具的磨损量、平均力、发热量、功率、变形量、应力、应变、磨损深度和刀具寿命；根据所采集的数据对刀具的进给量、背吃刀量和进给速度进行优化，得到刀具加工不同材料的工件和相同材料的工件的最优磨损率和最长刀具寿命；
辅助选刀系统用于还用于并从工件的加工文件中获取工件当前的加工特征，从特征文件组中检索与工件当前加工特征相符合的刀具，并根据所述有限元仿真法所得到的不同刀具的最优磨损率和最长刀具寿命，从所检索到的刀具中选定最优磨损率或最长刀具寿命的刀具；以及用于
进一步判断所选定的刀具是否满足加工要求，若是，则输出所检索到的刀具信息，若否，则引入约束条件并再次进行检索；
PLC控制器用于控制刀具入库和出库；
在刀具出库时，PLC控制器用于：
根据系统选刀步骤所输出的刀具信息或临时取刀时输入的刀号，控制刀盘上所述刀具信息或刀号所在的刀库号旋转到出刀位；
在刀盘旋转的同时或旋转到出刀位后，控制机械手移动到刀盘出刀位取刀，完成刀具出库；
在刀具入库时，PLC控制器用于：
控制二维码扫描仪扫描刀具的二维码；
获取所述二维码，并根据所述二维码控制刀盘存放该刀具的位置旋转到入刀位；
在刀盘旋转的同时或旋转到入刀位后，通过机械手管理系统控制机械手抓取刀具并放入刀库；
当刀具装入刀盘后，PLC控制器根据入库刀具的信息控制刀盘旋转，使入库刀具所在的刀库号位置旋转到清洗操作位，并控制清洗操作位上方的气枪绕刀具的刀轴旋转一周进行喷气清洗；
在喷气清洗后，控制入库刀具所在的刀库号位置旋转到防锈操作位，并控制防锈操作位上方的喷雾油板对刀具喷油防锈；
在喷油防锈后，启动刀库报警装置。
进一步的，所述刀盘上的每个用于存放刀具的刀孔上均设置有刀具固定装置，所述刀具固定装置包括：电磁铁、弹簧、衔铁、第一夹板和第二夹板；
所述电磁铁设置于刀孔的底部并电连接于PLC控制器，衔铁可活动的设置于刀孔内，衔铁的一端面通过所述弹簧连接于电磁铁的磁力面，第一夹板和第二夹板相互交叉铰接固定于衔铁的另一端面上，第一夹板和第二夹板的夹持面分别设置有橡胶垫片。
进一步的，所述刀孔的侧面设置有卸油孔。
本发明的有益效果为：本发明根据加工特征对刀具进行分组，并对同一组内的刀具进行编码和细分，加工选刀时由系统根据工艺专家编制的选刀经验和知识文件进行选刀，从而大大提高了工件加式选刀的准确性和效率；并且，刀具的出入库操作均是由PLC控制器控制机械手、刀盘等器件自动完成，从而大大提高了刀具出入库管理的智能化。而在刀具入库时，还PLC控制器还控制对刀具进行清洗和防锈操作，有效防止刀具生锈；进一步的，本发明中选刀过程与传统的相比有了很大的改变，传统侧重于刀具特征选择上，而缺少对刀具加工参数、刀具磨损率、刀具寿命、反馈、系统维护功能以及对兼顾以上时对加工不同材料效率考虑，而本发明利用有限元分析和优化解决了传统GT的缺点，从而增加工艺系统的稳定性。
附图说明
图1为本发明实施方式中基于GT技术的刀具管理系统的结构图；
图2为本发明实施方式中刀盘的结构示意图；
图3为图2中A-A向的剖视图；
图4为本发明一实施方式中基于系统选刀的流程图；
图5为本发明实施方式中刀具入库的流程图；
图6为本发明实施方式中刀具出库的流程图；
图7为本发明实施方式中刀具清洗操作的流程图；
图8为本发明实施方式中刀具防锈操作的流程图；
图9为本发明实施方式中油枪和气枪的运动轨迹示意图。
标号说明：
1、油枪运动路径；2、刀孔；3、刀箱；4、气枪运动路径；
5、刀具；6、刀库零位；7、电磁铁；8、电磁铁固定板；
9、弹簧；10、衔铁；11、刀盘；12、橡胶垫片；13、夹板；
14、螺母；15、螺柱；16、卸油孔。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
请参阅图1，本发明实施方式公开了一种基于GT技术的刀具管理系统，其包括计算机辅助选刀系统、PLC控制器、清洗装置、防锈装置、报警装置、刀盘、二维码扫描仪和机械手。
PLC控制器分别与刀盘、机械手、清洗装置、防锈装置连接，辅助选刀系统与PLC控制器以及二维码扫描仪连接，并且辅助选刀系统通过网络服务器连接于刀具管理部门的上位机，刀具管理部门通过网络服务器可直接控制该刀库管理系统。
所述计算机辅助选刀软件用于辅助刀具选择和网络查询其刀具数据；
所述机械手用于执行刀具入库和出库；
所述清洗装置用于对刀具进行自动清洗；
所述防锈装置用于对刀具自动完成防锈工作；
所述刀盘用于存放刀具，并对要进行清洗刀具刀库号自动完成刀盘旋转到零位。
请参阅图2和图3，所述刀盘11上设置有多个用于存放刀具的刀孔2，所述刀具5为整体刀具，并且刀具5上有雕刻的二维码，二维码信息与计算机辅助系统中特征文件组中每把刀信息相对应，并且采用激光雕刻的二维码不易被损坏。每个刀孔2上均设置有刀具固定装置，所述刀具固定装置包括：电磁铁7、弹簧9、衔铁10、夹板13，夹板13由第一夹板和第二夹板组成；
所述电磁铁7设置于刀孔2的底部并电连接于PLC控制器，衔铁10可活动的设置于刀孔2内，衔铁10的一端面通过所述弹簧9连接于电磁铁7的磁力面，第一夹板和第二夹板相互交叉铰接固定于衔铁7的另一端面上，第一夹板和第二夹板的夹持面分别设置有橡胶垫片12。橡胶垫片用来在夹紧刀具5时，减少刀具的磨损与滑动。在刀孔的侧面设置有卸油孔，用来防锈油的流出，以免浸泡刀具。
PLC控制器向刀具固定装置发送指令，刀盘11上的电磁铁7上电，衔铁10在磁力作用下，衔铁10向下运动，直到磁力于弹簧9的弹力相平衡时，衔铁10停止运动，刀具被夹紧，防止由于刀盘11的旋转使刀具从刀孔中掉落。
该刀具管理系统可实现计算机辅助选刀功能、自动入库功能、自动出库功能、自动清洗功能和自动防锈处理功能。
计算机辅助选刀的过程如下：
首先根据刀具加工工件的相似性对刀具进行分组；
对每一组中的刀具进行编码，其包括刀具名称、刀具主要加工工件特征、加工参数(多个参数)、加工工件的材料、与刀盘相对应的刀库号信息；
结合专家系统，即把工艺专家编制的选刀经验和知识引入到自动选刀过程中，进而将编码信息生成特征文件，最终形成特征文件组；
并且，以有限元仿真方法为基础，对刀具加工过程进行有限元仿真分析，以车削圆柱面为例分析的过程为：
在相同材料、进给量、进给速度和不同的背吃刀量条件下，采集刀具的磨损量；
在相同材料、进给速度、背吃刀量和不同进给量条件下，采集刀具磨损量；
在相同材料、进给量、背吃刀量和不同进给速度条件下，采集刀具磨损量；
以上述同样的方法，采集加工过程中的刀具的平均力、热、功率、变形量、应力、应变、磨损深度、磨损率、刀具寿命；
有了以上数据，对刀具的进给量、背吃刀量和进给速度进行优化，得到刀具加工不同材料的工件和相同材料的工件的最优磨损率和最长刀具寿命；
根据加工特征进行选刀时，计算机辅助系统将对每个特征组文件进行检索，进而选出一批刀具；并根据所述有限元仿真法所得到的不同刀具的最优磨损率和最长刀具寿命，从所检索到的刀具中选定最优磨损率或最长刀具寿命的刀具；
如果根据专家系统所选出的某些刀具不符合要求，可增加新的选刀条件进行选刀，直至选出合适的结果。当完成加工任务后，还可以对加工参数库和材料库进行完善和维护。
请参阅图4，在另一实施方式中，还提供了另一选刀方法，与上述计算机辅助选刀不同之处在于，在该方法中是在使用有限元仿真方法得到刀具加工不同材料的工件和相同材料的工件的最优磨损率和最长刀具寿命后，根据有限元仿真方法分析和加工参数的优化以及工艺专家编制的选刀经验和知识文件以及不同刀具的编码，生成对应刀具的特征文件，各特征文件组成特征文件组；并从工件的加工文件中获取工件当前的加工特征，从特征文件组中检索与工件当前加工特征相符合的刀具。即其将最优磨损率或最长刀具寿命一并归入到刀具的特征文件中，在进行刀具检索时就一并考虑到刀具的最优磨损率、最长刀具寿命和其他加工特征。
上述两选刀方法或过程与传统的相比有了很大的改变，传统侧重于刀具特征选择上，而缺少对刀具加工参数、刀具磨损率、刀具寿命、反馈、系统维护功能以及对兼顾以上时对加工不同材料效率考虑，而本发明利用有限元分析和优化解决了传统GT的缺点，从而增加工艺系统的稳定性。
请参阅图5，为本发明实施方式中刀具入库的流程图，其包括以下步骤：
进行刀库密码验证，验证通过后解除刀库报警装置；
扫描刀具的二维码；
PLC控制器获取所述二维码，并根据所述二维码控制刀盘存放该刀具的位置旋转到入刀位；
在刀盘旋转的同时或旋转到入刀位后，PLC控制器通过机械手管理系统控制机械手抓取刀具并放入刀库。
当刀具装入刀盘后，PLC控制器根据入库刀具的信息控制刀盘旋转，使入库刀具所在的刀库号位置旋转到清洗操作位，并控制清洗操作位上方的气枪绕刀具的刀轴旋转一周进行喷气清洗。刀具清洗操作的流程图如图7所示。
在喷气清洗后，PLC控制器控制入库刀具所在的刀库号位置旋转到防锈操作位，并控制防锈操作位上方的喷雾油板对刀具喷油防锈。刀具防锈操作的流程图如图8所示。
在喷油防锈后，启动刀库报警装置。
其中，当刀具5入库安装完毕，根据进入刀库的刀的信息，把这些信息传入PLC控制器，在PLC控制器的控制下，刀盘11把对应到刀库号旋转到刀盘零位6，气枪对刀具5进行绕刀轴旋转清洗；当一把刀清洗结束，把要清洗的另一把刀旋转到刀盘零位6对其进行清洗，直至清洗完毕。
所述防锈装置，用于对刀具5进行防锈工作，对刀具5的防锈分两种情况，一种是对刀库3中所有的刀具进行清洗，其防锈的工作为在PLC控制器的作用下，打开喷雾油枪绕刀盘11以一定的速度进行旋转；另一种情况为对单个刀具5进行依次防锈，其防锈方式为将要进行清洗的刀旋转到刀盘零位6。
所述报警装置，用于对刀具的安全防范工作，其工作方式为当防锈工作结束后，舱门关闭，报警装置启动，即控制舱门的开与闭和要取刀具的刀位的放开和紧闭。当启动报警模式时，要取刀需输入开箱密码和对应的刀具的刀库号。
请参阅图6，为本发明实施方式中刀具出库的流程图，其包括以下步骤：
PLC控制器根据系统选刀步骤所输出的刀具信息或临时取刀时输入的刀号，控制刀盘上所述刀具信息或刀号所在的刀库号旋转到出刀位；
在刀盘旋转的同时或旋转到出刀位后，PLC控制器控制机械手移动到刀盘出刀位取刀，完成刀具出库。
在本实施方式中，刀具的入库操作、出刀操作、清洗操作和防锈操作均是将刀盘旋转至零号位进行的，而在其他的实施方式中，刀具的入库操作、出刀操作、清洗操作和防锈操作可以是在不同的位置进行，即刀盘的入刀位、出刀位、清洗操作位和防锈操作位是不同的。
在进行上述刀具入库、出库、清洗以及防锈操作过程中，刀盘中气枪与油枪的运动轨迹如图9所示，其中，轨迹1为油枪运动路径，4为气枪运动路径。
进一步的，以下以利用本系统对加工法兰盘零件为例，对本系统的选刀过程，以及对加工之后对刀具进行清洗、防锈、安全防护、在线查询功能进行具体说明。
法兰盘零件的加工从毛坯到成品需要进行车端面、车外圆、扩孔、钻孔和绞孔操作，根据法兰盘的加工特征的详细参数和加工精度进行选择刀具，将加工特征和加工精度信息输入计算机辅助选刀系统，其流程图如图4所示，经过系统的筛选，得到一组刀具，如果根据加工经验所选的刀具符合加工要求选择这组刀具即可，如果根据经验发现有一把刀或几把刀不符合加工要求，可以引入约束条件，继续筛选，直到选出理想的一组刀。
系统将选好的刀具代码传入PLC控制器，结合结构原理图1所示，PLC控制器与其他装置的连接关系，PLC控制器控制机械手和刀盘的运动，刀盘11根据刀库号的就近原则，依次将装有刀具刀库号旋转到刀库零位，当一个刀库号到达零位之后，PLC向电磁铁发出指令，电磁铁7断电，衔铁10被释放，刀盘11中的夹紧装置松开刀具5，机械手以固定的运动路径抓取刀具5和放在固定的位置。
当刀具5取出完毕，刀盘11和机械手停止运动，舱门关闭，报警装置启动。报警装置一旦启动，外界对刀盘11的操作都处于屏蔽状态，如要进行刀具的刃磨或有刀具入库等操作，都需要输入密码，如要强制打开舱门，报警器就会开启，同时有网络把警报传入上一级主管部门。
刀具完成加工法兰盘之后，输入进入系统的密码，解除报警装置工作，结合图5所示，扫描雕刻在刀具上二维码，系统将自动把刀具信息传入PLC控制器，在PLC控制器的控制下，将改把刀具对应的刀库号旋转到刀库零位机械手抓取刀具将其放入刀库(即刀盘)中，PLC向夹紧装置发送指令，电磁铁7上电，衔铁10在磁力作用下，衔铁10向下运动，直到磁力于弹簧9的弹力相平衡时，衔铁10停止运动，刀具被夹紧，依次扫描刀具二维码，系统重复以上的动作。
如图7所示，刀具入库完毕，舱门关闭，刀盘将刚入库的刀具信息传入PLC控制器，在PLC的控制下，把刚入库刀具依次旋转到刀库零位，当一把刀具旋转到刀库零位后，清洗装置启动，即气枪打开，绕刀轴旋转一周进行清洗，清洗完毕，接下来的几把刀会依次重复这样动作；入库的这批刀具清洗完毕，气枪关闭。
气枪关闭，防锈装置启动，即喷雾油枪打开，刀具防锈操作的流程如图8所示，若入库的刀具的数量多于设定的数量，油枪绕刀盘一周进行防锈操作；若入库的刀具少于设定的数，将新入库的刀具依次旋转到刀库零位，喷雾油枪依次对刀具进行防锈处理，防锈工作完毕，报警装置启动。
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或等效流程变换，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 (4)
1.一种基于GT技术的刀具管理方法，其特征在于，包括：刀具出库管理、刀具入库管理和系统选刀；
所述系统选刀包括步骤：
根据刀具的加工特征将刀库内的刀具分类成组，同组刀具具有相似的加工特征；
对每一组内的刀具进行编码，编码的信息包括刀具名称、主要加工特征、加工参数、加工工件材料以及刀具在与在刀盘上的位置相对应的刀库号，将与编码对应的二维码雕刻于刀具上，所述二维码是通过激光雕刻技术雕刻于刀具上的；
以有限元仿真法计算刀具加工不同材料的工件的最优磨损率和最优使用寿命，具体为：依次改变材料、进给量、进给速度和背吃刀量中的一个变量进行工件加工，并分别采集每次加工刀具的磨损量、平均力、发热量、功率、变形量、应力、应变、磨损深度和刀具寿命；根据所采集的数据对刀具的进给量、背吃刀量和进给速度进行优化，得到刀具加工不同材料的工件和相同材料的工件的最优磨损率和最长刀具寿命；
根据工艺专家编制的选刀经验和知识文件以及不同刀具的编码，生成对应刀具的特征文件，各特征文件组成特征文件组；
从工件的加工文件中获取工件当前的加工特征；
从特征文件组中检索与工件当前加工特征相符合的刀具，并根据所述有限元仿真法所得到的不同刀具的最优磨损率和最长刀具寿命，从所检索到的刀具中选定最优磨损率或最长刀具寿命的刀具；
进一步判断所选定的刀具是否满足加工要求，若是，则输出所检索到的刀具信息，若否，则引入约束条件并再次进行检索；
所述刀具出库管理包括步骤：
PLC控制器根据系统选刀步骤所输出的刀具信息或临时取刀时输入的刀号，控制刀盘上所述刀具信息或刀号所在的刀库号旋转到出刀位；
在刀盘旋转的同时或旋转到出刀位后，PLC控制器控制机械手移动到刀盘出刀位取刀，完成刀具出库，所述刀盘上的每个用于存放刀具的刀孔上均设置有刀具固定装置，所述刀具固定装置包括：电磁铁、弹簧、衔铁、第一夹板和第二夹板；
所述电磁铁设置于刀孔的底部并电连接于PLC控制器，衔铁可活动的设置于刀孔内，衔铁的一端面通过所述弹簧连接于电磁铁的磁力面，第一夹板和第二夹板相互交叉铰接固定于衔铁的另一端面上，第一夹板和第二夹板的夹持面分别设置有橡胶垫片；
所述刀具入库管理包括步骤：
进行刀库密码验证，验证通过后解除刀库报警装置；
扫描刀具的二维码；
PLC控制器获取所述二维码，并根据所述二维码控制刀盘存放该刀具的位置旋转到入刀位；
在刀盘旋转的同时或旋转到入刀位后，PLC控制器通过机械手管理系统控制机械手抓取刀具并放入刀库；
当刀具装入刀盘后，PLC控制器根据入库刀具的信息控制刀盘旋转，使入库刀具所在的刀库号位置旋转到清洗操作位，并控制清洗操作位上方的气枪绕刀具的刀轴旋转一周进行喷气清洗；
在喷气清洗后，PLC控制器控制入库刀具所在的刀库号位置旋转到防锈操作位，并控制防锈操作位上方的喷雾油板对刀具喷油防锈；
在喷油防锈后，启动刀库报警装置。
2.根据权利要求1所述的基于GT技术的刀具管理方法，其特征在于，所述刀孔的侧面设置有卸油孔。
3.一种基于GT技术的刀具管理系统，其特征在于，包括：
辅助选刀系统、网络服务器、PLC控制器、刀盘、机械手、二维码扫描仪、清洗装置、防锈装置和报警装置；
PLC控制器分别与刀盘、机械手、清洗装置、防锈装置连接，辅助选刀系统与PLC控制器以及二维码扫描仪连接，并且辅助选刀系统通过网络服务器连接于刀具管理部门的上位机；
刀库内的刀具根据刀具的加工特征被分类成组，同组刀具具有相似的加工特征；
每一组内的刀具设有编码，编码的信息包括刀具名称、主要加工特征、加工参数、加工工件材料以及刀具在与在刀盘上的位置相对应的刀库号，将与编码对应的二维码雕刻于刀具上；
辅助选刀系统用于根据工艺专家编制的选刀经验和知识文件以及不同刀具的编码，生成对应刀具的特征文件，各特征文件组成特征文件组；和以有限元仿真法计算刀具加工不同材料的工件的最优磨损率和最优使用寿命，具体为：依次改变材料、进给量、进给速度和背吃刀量中的一个变量进行工件加工，并分别采集每次加工刀具的磨损量、平均力、发热量、功率、变形量、应力、应变、磨损深度和刀具寿命；根据所采集的数据对刀具的进给量、背吃刀量和进给速度进行优化，得到刀具加工不同材料的工件和相同材料的工件的最优磨损率和最长刀具寿命；
辅助选刀系统还用于并从工件的加工文件中获取工件当前的加工特征，从特征文件组中检索与工件当前加工特征相符合的刀具，并根据所述有限元仿真法所得到的不同刀具的最优磨损率和最长刀具寿命，从所检索到的刀具中选定最优磨损率或最长刀具寿命的刀具；以及用于
进一步判断所选定的刀具是否满足加工要求，若是，则输出所检索到的刀具信息，若否，则引入约束条件并再次进行检索；
PLC控制器用于控制刀具入库和出库；
在刀具出库时，PLC控制器用于：
根据系统选刀步骤所输出的刀具信息或临时取刀时输入的刀号，控制刀盘上所述刀具信息或刀号所在的刀库号旋转到出刀位；
在刀盘旋转的同时或旋转到出刀位后，控制机械手移动到刀盘出刀位取刀，完成刀具出库，所述刀盘上的每个用于存放刀具的刀孔上均设置有刀具固定装置，所述刀具固定装置包括：电磁铁、弹簧、衔铁、第一夹板和第二夹板；
所述电磁铁设置于刀孔的底部并电连接于PLC控制器，衔铁可活动的设置于刀孔内，衔铁的一端面通过所述弹簧连接于电磁铁的磁力面，第一夹板和第二夹板相互交叉铰接固定于衔铁的另一端面上，第一夹板和第二夹板的夹持面分别设置有橡胶垫片；
在刀具入库时，PLC控制器用于：
控制二维码扫描仪扫描刀具的二维码；
获取所述二维码，并根据所述二维码控制刀盘存放该刀具的位置旋转到入刀位；
在刀盘旋转的同时或旋转到入刀位后，通过机械手管理系统控制机械手抓取刀具并放入刀库；
当刀具装入刀盘后，PLC控制器根据入库刀具的信息控制刀盘旋转，使入库刀具所在的刀库号位置旋转到清洗操作位，并控制清洗操作位上方的气枪绕刀具的刀轴旋转一周进行喷气清洗；
在喷气清洗后，控制入库刀具所在的刀库号位置旋转到防锈操作位，并控制防锈操作位上方的喷雾油板对刀具喷油防锈；
在喷油防锈后，启动刀库报警装置。
4.根据权利要求3所述的基于GT技术的刀具管理系统，其特征在于，所述刀孔的侧面设置有卸油孔。
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Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106934433A (zh) * | 2017-03-20 | 2017-07-07 | 深圳市美思美科智能科技股份有限公司 | 一种刀具终端二维码识别跟踪系统 |
| CN108655796B (zh) * | 2017-07-21 | 2019-08-02 | 清华大学 | 刀具防误装管理系统 |
| CN107368040A (zh) * | 2017-08-01 | 2017-11-21 | 深圳市美思美科智能科技股份有限公司 | 刀具返磨分拣机的plc控制系统及其方法 |
| CN107443133A (zh) * | 2017-09-28 | 2017-12-08 | 福建省威诺数控有限公司 | 一种采用单双号选择刀库里刀具的处理方法 |
| CN110032159A (zh) * | 2019-04-26 | 2019-07-19 | 上海交通大学 | 船用柴油机关重件切削加工控制系统实现方法 |
| TWI709926B (zh) * | 2019-08-27 | 2020-11-11 | 中傳企業股份有限公司 | 製作模具的派工系統及派工方法 |
| CN110716494B (zh) * | 2019-11-13 | 2020-11-17 | 中国航发动力股份有限公司 | 刀具参数识别法和基于刀具参数的摆线加工参数优化方法 |
| CN113799218B (zh) * | 2020-06-12 | 2022-10-18 | 大族激光科技产业集团股份有限公司 | 一种基于六面钻加工系统的选刀方法及系统 |
| CN113189937B (zh) * | 2021-04-28 | 2023-03-24 | 成都永峰科技有限公司 | 航空类零件自动生产线刀具集成管理方法及其系统和应用 |
| CN115542841B (zh) * | 2022-09-16 | 2023-07-28 | 上海航天壹亘智能科技有限公司 | 基于人工智能的调度方法及数控机床 |
Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1581175A (zh) * | 2003-07-30 | 2005-02-16 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 自动化排刀装置及方法 |
| CN101708578A (zh) * | 2009-08-12 | 2010-05-19 | 江苏齐航数控机床有限责任公司 | 一种数控机床换刀机械手及其控制方法和换刀方法 |
| CN102265228A (zh) * | 2008-12-24 | 2011-11-30 | 三菱电机株式会社 | Nc工作机械的模拟方法及其装置 |
| CN102799142A (zh) * | 2012-07-05 | 2012-11-28 | 哈尔滨理工大学 | 刀具智能监测管理系统及监测管理方法 |
| CN102831508A (zh) * | 2012-09-06 | 2012-12-19 | 中南大学 | 掘进装备刀具信息管理系统 |
| CN103076764A (zh) * | 2013-01-16 | 2013-05-01 | 同济大学 | 基于rfid技术的西门子840d数控系统动态刀具管理方法 |
| CN103249522A (zh) * | 2010-12-09 | 2013-08-14 | 斗山英维高株式会社 | 机床的刀具损伤探测装置及刀具损伤探测方法 |
| CN103823895A (zh) * | 2014-03-13 | 2014-05-28 | 西安工业大学 | 一种刀具切削数据库管理系统 |
| CN104002195A (zh) * | 2014-05-05 | 2014-08-27 | 上海交通大学 | 一种基于能量的刀具寿命预测系统 |
| CN104267676A (zh) * | 2014-09-10 | 2015-01-07 | 北京航空航天大学 | 一种面向工程应用的数控切削工艺参数管理系统 |
| CN104408554A (zh) * | 2014-11-13 | 2015-03-11 | 重庆大学 | 基于二维码技术的fms刀具智能管理系统 |
| CN104463528A (zh) * | 2014-11-26 | 2015-03-25 | 上海交通大学 | 一种刀具配送系统 |
| CN204262908U (zh) * | 2014-10-29 | 2015-04-15 | 刘武 | 一种用于工件加工的多方位工作机械手 |
| CN105159232A (zh) * | 2015-08-20 | 2015-12-16 | 广州市德慷软件有限公司 | 一种处理工艺文件的方法及装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8316742B2 (en) * | 2007-12-11 | 2012-11-27 | Kennametal Inc. | Cutting tool with integrated circuit chip |
-
2016
- 2016-04-25 CN CN201610264643.6A patent/CN105929793B/zh active Active
Patent Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1581175A (zh) * | 2003-07-30 | 2005-02-16 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 自动化排刀装置及方法 |
| CN102265228A (zh) * | 2008-12-24 | 2011-11-30 | 三菱电机株式会社 | Nc工作机械的模拟方法及其装置 |
| CN101708578A (zh) * | 2009-08-12 | 2010-05-19 | 江苏齐航数控机床有限责任公司 | 一种数控机床换刀机械手及其控制方法和换刀方法 |
| CN103249522A (zh) * | 2010-12-09 | 2013-08-14 | 斗山英维高株式会社 | 机床的刀具损伤探测装置及刀具损伤探测方法 |
| CN102799142A (zh) * | 2012-07-05 | 2012-11-28 | 哈尔滨理工大学 | 刀具智能监测管理系统及监测管理方法 |
| CN102831508A (zh) * | 2012-09-06 | 2012-12-19 | 中南大学 | 掘进装备刀具信息管理系统 |
| CN103076764A (zh) * | 2013-01-16 | 2013-05-01 | 同济大学 | 基于rfid技术的西门子840d数控系统动态刀具管理方法 |
| CN103823895A (zh) * | 2014-03-13 | 2014-05-28 | 西安工业大学 | 一种刀具切削数据库管理系统 |
| CN104002195A (zh) * | 2014-05-05 | 2014-08-27 | 上海交通大学 | 一种基于能量的刀具寿命预测系统 |
| CN104267676A (zh) * | 2014-09-10 | 2015-01-07 | 北京航空航天大学 | 一种面向工程应用的数控切削工艺参数管理系统 |
| CN204262908U (zh) * | 2014-10-29 | 2015-04-15 | 刘武 | 一种用于工件加工的多方位工作机械手 |
| CN104408554A (zh) * | 2014-11-13 | 2015-03-11 | 重庆大学 | 基于二维码技术的fms刀具智能管理系统 |
| CN104463528A (zh) * | 2014-11-26 | 2015-03-25 | 上海交通大学 | 一种刀具配送系统 |
| CN105159232A (zh) * | 2015-08-20 | 2015-12-16 | 广州市德慷软件有限公司 | 一种处理工艺文件的方法及装置 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| "自动换刀装置";渡边八郎等;《组合机床通讯》;19760331(第3期);第90-98页 * |
| "钦合金TC4高速切削刀具磨损的有限元仿真";陈燕等;《航空学报》;20130925;第34卷(第9期);第2230-2238页 * |
| 刘赟."基于特征的刀具管理及智能推荐技术研究".《中国优秀硕士学位论文全文数据库•工程科技I辑》.2010,(第04期),第B022-214页. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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