CN109048494B - 一种基于能耗型的刀具寿命综合管理方法及系统 - Google Patents
一种基于能耗型的刀具寿命综合管理方法及系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于数控技术领域，具体提供了一种基于能耗型的刀具寿命综合管理方法及系统，通过设置刀具安装次数、刀具加工时间、刀具加工里程以及刀具加工能耗等变量，对应变量预设权重值，然后对每个变量的已用寿命值进行加权计算得到刀具综合使用寿命值。采用刀具加工里程以及刀具加工能耗等方式对刀具寿命进行统计，增加了刀具寿命计算的精度，提高了刀具寿命预警和报警的准确性，减轻了刀具维护的工作量；此外，在加工不同工件时仅需改变各管理方式的权重，相比单一刀具寿命统计的方法，增加了刀具寿命设置的灵活性和便利性。
Description
技术领域
本发明属于数控技术领域，具体涉及一种基于能耗型的刀具寿命综合管理方法及系统。
背景技术
目前市场上常见的数控系统中进行刀具寿命管理的方式一般为安装次数和切削时间两种，并且一把刀具同时只能设置一种刀具寿命管理方式。安装次数的方式是将一把刀具被调用的次数进行统计，切削时间是将一把刀具被用于切削的时间进行统计。在实际使用中，这两种刀具寿命管理方式的统计结果的精确度都比较低，可能导致系统计算出的刀具寿命和实际的刀具寿命相差很大，存在刀具未充分使用或过度使用的情况。并且一把刀具只能设置一种刀具寿命管理方式，无法对其他寿命管理方式进行统计，在加工不同工件时无法进行方便灵活的设置。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中刀具寿命管理方式精度低的问题。
为此，本发明提供了一种基于能耗型的刀具寿命综合管理方法，包括以下步骤：
调取刀具参数变量组，所述刀具参数变量组包括刀具安装次数、刀具加工时间、刀具加工里程以及刀具加工能耗；
预设刀具最大寿命值组，所述刀具最大寿命值组包括与所述刀具参数变量组一一对应的刀具安装次数阈值、刀具加工时间阈值、刀具加工里程阈值以及刀具加工能耗阈值；
预设刀具权重值组，所述刀具权重值组包括与所述刀具参数变量组一一对应的刀具安装次数权重值、刀具加工时间权重值、刀具加工里程权重值以及刀具加工能耗权重值；
处理器根据所述刀具使用情况自动统计刀具已用值组，所述刀具已用值组包括与所述刀具参数变量组一一对应的刀具安装次数已用值、刀具加工时间已用值、刀具加工里程已用值以及刀具加工能耗已用值；
处理器将所述刀具参数变量组里的变量所对应的刀具已用值除以该变量所对应的刀具最大寿命值得到该变量的刀具使用寿命值，将各变量的刀具使用寿命值乘以对应变量的刀具权重值得到对应的变量的刀具使用寿命加权值，对所有变量的刀具使用寿命加权值求和得到所述刀具综合使用寿命值并输出。
优选地，所述刀具参数变量组里的各变量的刀具权重值之和为100％。
优选地，所述刀具参数变量组还包括主轴转数、被加工件材料以及刀具材料。
优选地，所述刀具加工里程包括刀具切削里程，所述刀具切削里程由切削加工时的主轴转速及铣床刀具半径或车床工件回转半径确定。
优选地，所述刀具加工能耗包括刀具切削能耗，所述刀具切削能耗由切削加工时主轴的功率确定。
本发明还提供了一种基于能耗型的刀具寿命综合管理系统，包括管理方式模块、最大寿命模块、权重模块、已用寿命模块及寿命状态模块；
所述管理方式模块用于选择刀具参数变量组，所述刀具参数变量组包括刀具安装次数、刀具加工时间、刀具加工里程以及刀具加工能耗；
所述最大寿命模块用于预设刀具最大寿命值组，所述刀具最大寿命值组包括与所述刀具参数变量组一一对应的刀具安装次数阈值、刀具加工时间阈值、刀具加工里程阈值以及刀具加工能耗阈值；
所述权重模块用于预设刀具权重值组，所述刀具权重值组包括与所述刀具参数变量组一一对应的刀具安装次数权重值、刀具加工时间权重值、刀具加工里程权重值以及刀具加工能耗权重值；
所述已用寿命模块用于统计刀具已用值组，所述刀具已用值组包括与所述刀具参数变量组一一对应的刀具安装次数已用值、刀具加工时间已用值、刀具加工里程已用值以及刀具加工能耗已用值；
所述寿命状态模块用于计算刀具综合使用寿命值，通过将所述刀具参数变量组里的变量所对应的刀具已用值除以该变量所对应的刀具最大寿命值得到该变量的刀具使用寿命值，将所述刀具参数变量组里的各个变量的刀具使用寿命值乘以对应变量的刀具权重值得到对应的各个变量的刀具使用寿命加权值，对所有变量的刀具使用寿命加权值求和得到所述刀具综合使用寿命值并输出。
优选地，所述系统还包括寿命预警模块，所述寿命预警模块设有预警值，当所述寿命预警模块检测到所述刀具综合使用寿命值达到所述预警值时开始预警。
优选地，所述系统还包括寿命报警模块，所述寿命报警模块设有报警值，当所述寿命报警模块检测到所述刀具综合使用寿命值达到所述报警值时开始报警，并且停止加工。
优选地，所述系统还包括加工界面显示模块，所述加工界面显示模块实时显示所述刀具综合使用寿命值。
本发明的具有以下的有益效果：
(1)采用切削里程和切削能耗的方式对刀具寿命进行统计，增加了刀具寿命计算的精度，提高了刀具寿命预警和报警的准确性，减轻了刀具维护的工作量；
(2)采用多种刀具寿命同时统计的方法，在加工不同工件时仅需改变各管理方式的权重，相比单一刀具寿命统计的方法，增加了刀具寿命设置的灵活性和便利性。
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明基于能耗型的刀具寿命综合管理方法的流程示意图；
图2是本发明基于能耗型的刀具寿命综合管理系统的模块示意图；
图3是本发明基于能耗型的刀具寿命综合管理方法及系统的1号刀具设置效果图；
图4是本发明基于能耗型的刀具寿命综合管理方法及系统的多个刀具的状态效果图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
实施例一：
本发明实施例提供了一种基于能耗型的刀具寿命综合管理方法，其特征在于，包括以下步骤：
调取刀具参数变量组，所述刀具参数变量组包括刀具安装次数、刀具加工时间、刀具加工里程以及刀具加工能耗；
预设刀具最大寿命值组，所述刀具最大寿命值组包括与所述刀具参数变量组一一对应的刀具安装次数阈值、刀具加工时间阈值、刀具加工里程阈值以及刀具加工能耗阈值；
预设刀具权重值组，所述刀具权重值组包括与所述刀具参数变量组一一对应的刀具安装次数权重值、刀具加工时间权重值、刀具加工里程权重值以及刀具加工能耗权重值；
处理器根据所述刀具使用情况自动统计刀具已用值组，所述刀具已用值组包括与所述刀具参数变量组一一对应的刀具安装次数已用值、刀具加工时间已用值、刀具加工里程已用值以及刀具加工能耗已用值；
处理器将所述刀具参数变量组里的变量所对应的刀具已用值除以该变量所对应的刀具最大寿命值得到该变量的刀具使用寿命值，将各变量的刀具使用寿命值乘以对应变量的刀具权重值得到对应的变量的刀具使用寿命加权值，对所有变量的刀具使用寿命加权值求和得到所述刀具综合使用寿命值并输出。
由此可知，如图1至图4所示，其中，加工过程包括铣床切削加工和车床切削加工，机床的刀库包括多把刀具，且将刀具进行编号，如一号刀具和二号刀具。在加工时根据铣床刀具半径，或者车床工件回转半径，以及主轴转速等数据计算刀具的切削里程，根据主轴的功率计算刀具加工能耗，此处为刀具的切削能耗，通过计算刀具从刀库取下和装回的次数得到刀具安装次数，通过计算刀具从刀库取下和装回的时间或车床运作的时间来得到刀具加工时间，或者通过计算机床对工件进行实际切削的时间确定刀具加工时间。得到上述刀具参数变量组后，便可通过选择刀具参数变量组来对刀具的寿命进行管理。
例如在加工时，需要将1号刀具的管理方式设置为刀具安装次数、刀具加工时间、刀具加工里程以及刀具加工能耗。可同时勾选这4种管理方式的勾选框，然后设置刀具最大寿命值组，单位等相应内容。根据管理方式的优先级设置对应的刀具权重值组，具参数变量组里的变量的优先级越高对应的刀具权重值越大。刀具的综合寿命将根据每个变量的刀具权重值和对应的刀具已用值进行加权计算。
优选地方案，所述刀具参数变量组里的各变量的刀具权重值之和为100％。由此可知，计算得到的最终刀具综合使用寿命值是一个百分比，这样便于操作人员一目了然的获取刀具的使用寿命状态，便于直观管理。
优选地方案，所述刀具参数变量组还包括主轴转数、被加工件材料以及刀具材料。由此可知，刀具参数变量组可以有多种选择，但在使用的时候，可以根据具体的情况来选择其中的一些变量或全部变量。
优选地方案，所述刀具安装次数权重值、刀具加工时间权重值、刀具加工里程权重值以及刀具加工能耗权重值依次递减。由此可知，不同的权重对应不同的优先级，根据具体的实际使用过程中，刀具参数变量组里的变量对刀具磨损的占比大小来确定优先级。
本发明的具有以下的有益效果：
(1)采用切削里程和切削能耗的方式对刀具寿命进行统计，增加了刀具寿命计算的精度，提高了刀具寿命预警和报警的准确性，减轻了刀具维护的工作量；
(2)采用多种刀具寿命同时统计的方法，在加工不同工件时仅需改变各管理方式的权重，相比单一刀具寿命统计的方法，增加了刀具寿命设置的灵活性和便利性。
实施例二：
本发明实施例提供了一种基于能耗型的刀具寿命综合管理系统，如图2至图4所示，包括管理方式模块、最大寿命模块、权重模块、已用寿命模块及寿命状态模块；
所述管理方式模块用于选择刀具参数变量组，所述刀具参数变量组包括刀具安装次数、刀具加工时间、刀具加工里程以及刀具加工能耗；
所述最大寿命模块用于预设刀具最大寿命值组，所述刀具最大寿命值组包括与所述刀具参数变量组一一对应的刀具安装次数阈值、刀具加工时间阈值、刀具加工里程阈值以及刀具加工能耗阈值；
所述权重模块用于预设刀具权重值组，所述刀具权重值组包括与所述刀具参数变量组一一对应的刀具安装次数权重值、刀具加工时间权重值、刀具加工里程权重值以及刀具加工能耗权重值；
所述已用寿命模块用于统计刀具已用值组，所述刀具已用值组包括与所述刀具参数变量组一一对应的刀具安装次数已用值、刀具加工时间已用值、刀具加工里程已用值以及刀具加工能耗已用值；
所述寿命状态模块用于计算刀具综合使用寿命值，通过将所述刀具参数变量组里的变量所对应的刀具已用值除以该变量所对应的刀具最大寿命值得到该变量的刀具使用寿命值，将所述刀具参数变量组里的各个变量的刀具使用寿命值乘以对应变量的刀具权重值得到对应的各个变量的刀具使用寿命加权值，对所有变量的刀具使用寿命加权值求和得到所述刀具综合使用寿命值。
优选地方案，所述系统还包括寿命预警模块，所述寿命预警模块设有预警值，当所述寿命预警模块检测到所述刀具综合使用寿命值达到所述预警值时开始预警。所述系统还包括寿命报警模块，所述寿命报警模块设有报警值，当所述寿命报警模块检测到所述刀具综合使用寿命值达到所述报警值时开始报警，并且停止加工。具体地，如图3所示，将报警值设置为90％，预警值设置为80％，则当刀具的综合寿命到达80％时系统会进行提示，当刀具的综合寿命到达90％时，若下次调用该刀具，系统会进行报警并停止加工。
优选地方案，所述系统还包括加工界面显示模块，所述加工界面显示模块实时显示所述刀具综合使用寿命值。由此可知，如图4所示，该刀库包括了多个刀具，其中一号刀具的综合寿命在12(即12％)，因此寿命状态为未完，二号刀具的综合寿命为97％，其寿命状态为已完，需要更换了。
本发明的具有以下的有益效果：
(1)采用切削里程和切削能耗的方式对刀具寿命进行统计，增加了刀具寿命计算的精度，提高了刀具寿命预警和报警的准确性，减轻了刀具维护的工作量；
(2)采用多种刀具寿命同时统计的方法，在加工不同工件时仅需改变各管理方式的权重，相比单一刀具寿命统计的方法，增加了刀具寿命设置的灵活性和便利性。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种基于能耗型的刀具寿命综合管理方法，其特征在于，包括以下步骤：
调取刀具参数变量组，所述刀具参数变量组包括刀具安装次数、刀具加工时间、刀具加工里程以及刀具加工能耗；
预设刀具最大寿命值组，所述刀具最大寿命值组包括与所述刀具参数变量组一一对应的刀具安装次数阈值、刀具加工时间阈值、刀具加工里程阈值以及刀具加工能耗阈值；
预设刀具权重值组，所述刀具权重值组包括与所述刀具参数变量组一一对应的刀具安装次数权重值、刀具加工时间权重值、刀具加工里程权重值以及刀具加工能耗权重值；
处理器根据所述刀具使用情况自动统计刀具已用值组，所述刀具已用值组包括与所述刀具参数变量组一一对应的刀具安装次数已用值、刀具加工时间已用值、刀具加工里程已用值以及刀具加工能耗已用值；
处理器将所述刀具参数变量组里的变量所对应的刀具已用值除以该变量所对应的刀具最大寿命值得到该变量的刀具使用寿命值，将各变量的刀具使用寿命值乘以对应变量的刀具权重值得到对应的变量的刀具使用寿命加权值，对所有变量的刀具使用寿命加权值求和得到刀具综合使用寿命值并输出。
2.根据权利要求1所述的基于能耗型的刀具寿命综合管理方法，其特征在于：所述刀具参数变量组里的各变量的刀具权重值之和为100％。
3.根据权利要求1所述的基于能耗型的刀具寿命综合管理方法，其特征在于：所述刀具参数变量组还包括主轴转数、被加工件材料以及刀具材料。
4.根据权利要求1所述的基于能耗型的刀具寿命综合管理方法，其特征在于：所述刀具加工里程包括刀具切削里程，所述刀具切削里程由切削加工时的主轴转速及铣床刀具半径或车床工件回转半径确定。
5.根据权利要求1所述的基于能耗型的刀具寿命综合管理方法，其特征在于：所述刀具加工能耗包括刀具切削能耗，所述刀具切削能耗由切削加工时主轴的功率确定。
6.一种基于能耗型的刀具寿命综合管理系统，其特征在于：包括管理方式模块、最大寿命模块、权重模块、已用寿命模块及寿命状态模块；
所述管理方式模块用于选择刀具参数变量组，所述刀具参数变量组包括刀具安装次数、刀具加工时间、刀具加工里程以及刀具加工能耗；
所述最大寿命模块用于预设刀具最大寿命值组，所述刀具最大寿命值组包括与所述刀具参数变量组一一对应的刀具安装次数阈值、刀具加工时间阈值、刀具加工里程阈值以及刀具加工能耗阈值；
所述权重模块用于预设刀具权重值组，所述刀具权重值组包括与所述刀具参数变量组一一对应的刀具安装次数权重值、刀具加工时间权重值、刀具加工里程权重值以及刀具加工能耗权重值；
所述已用寿命模块用于统计刀具已用值组，所述刀具已用值组包括与所述刀具参数变量组一一对应的刀具安装次数已用值、刀具加工时间已用值、刀具加工里程已用值以及刀具加工能耗已用值；
所述寿命状态模块用于计算刀具综合使用寿命值，通过将所述刀具参数变量组里的变量所对应的刀具已用值除以该变量所对应的刀具最大寿命值得到该变量的刀具使用寿命值，将所述刀具参数变量组里的各个变量的刀具使用寿命值乘以对应变量的刀具权重值得到对应的各个变量的刀具使用寿命加权值，对所有变量的刀具使用寿命加权值求和得到所述刀具综合使用寿命值并输出。
7.根据权利要求6所述的基于能耗型的刀具寿命综合管理系统，其特征在于：所述系统还包括寿命预警模块，所述寿命预警模块设有预警值，当所述寿命预警模块检测到所述刀具综合使用寿命值达到所述预警值时开始预警。
8.根据权利要求6所述的基于能耗型的刀具寿命综合管理系统，其特征在于：所述系统还包括寿命报警模块，所述寿命报警模块设有报警值，当所述寿命报警模块检测到所述刀具综合使用寿命值达到所述报警值时开始报警，并且停止加工。
9.根据权利要求6所述的基于能耗型的刀具寿命综合管理系统，其特征在于：所述系统还包括加工界面显示模块，所述加工界面显示模块实时显示所述刀具综合使用寿命值。
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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