CN110340732A - 铝合金缸盖生产用刀具使用寿命管理方法及系统 - Google Patents

铝合金缸盖生产用刀具使用寿命管理方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及铝合金缸盖生产用刀具使用寿命管理方法及系统，包括步骤一：设定刀具最大使用次数n；步骤二：确定刀具的剩余使用次数：步骤三：判断n是否等于0；该发明通过设立的刀具最大使用次数模型，能够计算出各个刀具的最大使用次数，通过检测模块能够检测出刀具已经使用次数，并且每个刀具的最大使用次数、已经使用次数均在控制面板上集中显示，从而便于工人对所有的加工刀具进行统一管控，能够精确的掌握刀具的剩余使用次数，能够在刀具的使用极限前(故障发生前或者其它不可挽回不良的问题发生前)更换刀具，实现对于刀具的最大化利用。

Description

铝合金缸盖生产用刀具使用寿命管理方法及系统
技术领域
本发明涉及铝合金缸盖生产用刀具使用寿命管理方法及系统，属于铝合金缸盖生产技术领域。
背景技术
在铝合金缸盖生产过程中，需要对缸盖进行粗车、孔径加工、环槽精加工等工序，这些工序均需要需用到加工刀具；
加工刀具有一定使用寿命，在使用中，需要间隔一段时间进行更换刀具，由于机床种类不同、加工工件不同，这个更换时间往往没有统一的标准，主要由工人凭借经验来判断刀具是否还可正常使用；
然而工人经验判断容易出现误差，若较早更换则导致刀具未得到充分利用，增加采购成本；较晚更换，则刀具可能出现缺陷，容易导致生产事故；并且经验判断操作难度较大，需要长期培养才可掌握。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足，提供了铝合金缸盖生产用刀具使用寿命管理方法及系统，具体技术方案如下：
铝合金缸盖生产用刀具使用寿命管理方法，所述管理方法包括如下步骤：
步骤一：设定刀具最大使用次数n；
步骤二：确定刀具剩余使用次数：
ni＝ni-1-1 (1)
式(1)中，ni表示当期刀具使用的剩余次数，i表示刀具的加工进给次数；
步骤三：判断ni是否等于0；
若等于0，则报警提醒；
若不等于0，则返回到步骤二。
优选的，所述刀具最大使用次数是通过实验建模测得。
优选的，所述实验包括：
S1、基于加工刀具的加工条件建立刀具最大使用次数模型：
n＝[A*{(19100*V*f)/(D*h)}*C] (2)
上述式(2)中，A为调整系数，D为被加工工件直径，单位：毫米； f为加工时的进给量，单位：毫米/转；h为加工长度，单位：毫米；[]表示取整；V为刀具选用切削线速度，单位：米/分钟；C为单个工件加工时刀具的进给次数；
S2、确定调整系数A；
S3、确定最大使用次数。
优选的，所述调整系数A由物质的硬度决定，调整系数A与硬度数值之间呈反比例函数关系。
优选的，步骤二中，所述确定刀具进给的确定方法为利用刀膛内安装的光电传感器和计数传感器确定。
优选的，铝合金缸盖生产用刀具使用寿命管理系统，所述系统包括：
检测模块，所述检测模块用于检测刀具是否在进行加工进给动作；所述检测模块设有多个，检测模块分别安装于不同的加工刀膛中；
计数模块，所述计数模块电性连接所述检测模块的输出端，所述计数模块用于对刀具的进给次数进行记录；
控制模块，所述控制模块包括运算单元和储存单元，所述运算单元用以对每个刀具的剩余使用次数进行计算，并判断是否到达最大的使用次数；所述运算单元的输入端电性连接所述计数模块的输出端；所述储存单元的输出端电性连接至运算单元的输入端，所述储存单元用以储存每个刀具所对应的最大使用次数；
输入模块，所述输入模块用于向所述储存单元内录入每个刀具所对应的最大使用次数，所述输入模块电性连接至所述储存单元的输入端；
控制面板，所述控制面板包括若干组显示模块和报警模块，所述显示模块用于显示刀具的最大使用次数和剩余使用的次数，所述报警模块用以在剩余使用次数为0时报警提醒；每个所述运算单元的输出端均对应电性连接有一个所述显示模块和一个所述报警模块。
优选的，所述检测模块包括光电门传感器，每个所述计数模块均对应连接有一个所述检测模块。
优选的，所述输入模块包括键盘、触摸屏；所述报警模块包括声光报警器。
本发明的有益效果：通过设立的刀具最大使用次数模型，能够计算出各个刀具的最大使用次数，通过检测模块能够检测出刀具已经使用次数，并且每个刀具的最大使用次数、已经使用次数均在控制面板上集中显示，从而便于工人对所有的加工刀具进行统一管控，能够精确的掌握刀具的剩余使用次数，能够在刀具的使用极限前(故障发生前或者其它不可挽回不良的问题发生前)更换刀具，实现对于刀具的最大化利用。
附图说明
图1为本发明所示的铝合金缸盖生产用刀具使用寿命管理方法流程示意图；
图2为本发明所示的铝合金缸盖生产用刀具使用寿命管理系统示意图；
图3为本发明所示的调整系数A函数图形示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供铝合金缸盖生产用刀具使用寿命管理方法，所述管理方法包括如下步骤：
步骤一：设定刀具最大使用次数n；
具体的，所述刀具最大使用次数是通过实验建模测得。其中检测所述刀具最大使用次数的实验包括如下步骤：
S1、基于加工刀具的加工条件建立刀具最大使用次数模型：
n＝[A*{(19100*V*f)/(D*h)}*C] (2)
上述式(2)中，A为调整系数，D为被加工工件直径，单位：毫米； f为加工时的进给量，单位：毫米/转；h为加工长度，单位：毫米；[]表示取整；V为刀具选用切削线速度，单位：米/分钟；C为单个工件加工时刀具的进给次数；
S2、确定调整系数A；
具体的，所述调整系数A由物质的硬度决定，即切割硬度较大的物体时A值减小，切割的次数减少；当切割硬度较小的物体时A值增大，切割的次数增加。
由于本实施例中所加工的铝合金缸盖的材质为铝合金，其莫氏硬度在 2-2.9；为了提高A的适用范围、便于建模，并且由于发动机缸主要由铝或铁制成，所以莫氏硬度值B设定在1-5这个区间；莫氏硬度值B与A之间呈反比函数关系，取2.5作为作为标准值1，经过实验计算得到当B＝1时、 A＝1.3，当B＝4.8时、A＝0.2，从而绘制出如图3所示的函数图像；
最后得到A的计算式为：
1≤B<2.5时：A＝-0.2x+1.5
B＝2.5时：A＝1
2.5≤B≤5时：A＝-0.34x+1.85
S3、确定最大使用次数。
示例性，车削一个直径D＝40毫米的工件，工件的材料为铝合金，其硬度为2.5，长度h＝40毫米；刀具实际使用线速度V＝150米/分钟，进给量f＝0.1 毫米/转，单个工件加工时刀具的进给次数C为15，估算刀具寿命：
n＝[A*{(19100*V*f)/(D*h)}*C]286500
则n＝[1*{(19100*150*0.1)/(40*40)}*15]＝10743
此刀具的最大使用次数为10743次。
步骤二：确定刀具的剩余使用次数：确定方法为利用刀膛内安装的光电传感器和计数传感器确定：
ni＝ni-1-1 (1)
式(1)中，ni表示当期刀具使用的剩余次数，i表示刀具的加工进给次数，n0即为未使用时的最大剩余使用次数；
步骤三：判断n是否等于0；
若等于0，则报警提醒，刀具需要更换、无法使用；
若不等于0，则返回到步骤二。
对于步骤二、步骤三在实施时：示例性的n0＝10743，
第一次加工时，n1＝n0-1＝10743-1＝10742，对输出的n1进行判断，此时 n1不等于0，返回步骤二，刀具可以正常的进行下一加工；
第二次加工时，n2＝n1-1＝10742-1＝10741，对输出的n2进行判断，此时 n2不等于0，返回步骤二，刀具可以正常的进行下一加工；
重复上述步骤，当使用到第10743次时，n10743＝n10742-1＝1-1＝0，对输出的n10743进行判断，此时n10743等于0，开始报警提醒，提醒工人对刀具进行更换，并且还可联动刀具进给机构进行强制停机，避免出现加工事故。
本发明提供铝合金缸盖生产用刀具使用寿命管理系统，所述系统包括：
检测模块，所述检测模块用于检测刀具是否在进行加工进给动作；所述检测模块设有多个，检测模块分别安装于不同的加工刀膛中；
计数模块，所述计数模块电性连接所述检测模块的输出端，所述计数模块用于对刀具的进给次数进行记录；
控制模块，所述控制模块包括运算单元和储存单元，所述运算单元用以对每个刀具的剩余使用次数进行计算，并判断是否到达最大的使用次数；所述运算单元的输入端电性连接所述计数模块的输出端；所述储存单元的输出端电性连接至运算单元的输入端，所述储存单元用以储存每个刀具所对应的最大使用次数；
所述输入模块电性连接至所述储存单元的输入端；
控制面板，所述控制面板包括若干组显示模块和报警模块，所述显示模块用于显示刀具的最大使用次数和剩余使用的次数，所述报警模块用以在剩余使用次数为0时报警提醒；每个所述运算单元的输出端均对应电性连接有一个所述显示模块和一个所述报警模块。
所述检测模块包括光电门传感器，每个所述计数模块均对应连接有一个所述检测模块。
所述输入模块包括键盘、触摸屏；所述报警模块包括声光报警器。
本发明以三组检测模块进行实例说明，
如图2所示；首先通过测试的方式检测到三组刀具最大的使用次数，
示例性的，三组刀具最大的使用次数分别为n1＝10001次，n2＝2000次， n3＝2500次；在工作前将与三组测试刀具相同水平(即相同的材料及加工环境加工的刀具)的刀具安装于刀膛内，同时在使用前将检测模块安装到刀膛内，另外每个检测模块连接一个相应的计数模块，计数模块均连接控制模块，控制模块连接三组显示模块和报警模块；通过输入模块输入刀具最大的使用次数，此时三组显示屏会始终显示三个刀具的最大使用次数 n1＝10001次，n2＝2001次，n3＝2500次；三组刀具开始加工，控制面板上的各个显示屏会同时跟随工作变化：
初次加工时：
第一组：刀具加工进给的动作被光电门传感器检测到，然后光电门传感器将高低变化的信号传到计数模块上，计数模块便会计数为1，然后运算模块进行计算，然后将最大使用次数减已经加工动作次数即：10001-1，得到刀具剩余使用次数：10000，此时显示屏显示：最大使用次数10001，剩余使用次数10000；
第二组：初次加工时，刀具加工进给的动作被光电门传感器检测到，然后光电门传感器将高低变化的信号传到计数模块上，计数模块便会计数为1，然后运算模块进行计算，然后将最大使用次数减已经加工动作次数即： 2001-1，得到刀具剩余使用次数：2000，此时显示屏显示：最大使用次数 2001，剩余使用次数2000；
第三组：初次加工时，刀具加工进给的动作被光电门传感器检测到，然后光电门传感器将高低变化的信号传到计数模块上，计数模块便会计数为1，然后运算模块进行计算，然后将最大使用次数减已经加工动作次数即： 2500-1，得到刀具剩余使用次数：2499，此时显示屏显示：最大使用次数 2500，剩余使用次数2499；
当加工至第2001次时：
第一组：此时显示屏显示：最大使用次数10001，剩余使用次数8000；
第二组：此时显示屏显示：最大使用次数2001，剩余使用次数0；报警器工作提醒工人更换刀具，第二组的刀具无法再继续使用；
第三组：此时显示屏显示：最大使用次数2500，剩余使用次数499。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.铝合金缸盖生产用刀具使用寿命管理方法，其特征在于：所述管理方法包括如下步骤：
步骤一：设定刀具最大使用次数n；
步骤二：确定刀具剩余使用次数：
ni＝ni-1-1 (1)
上式(1)中，ni表示当期刀具使用的剩余次数，i表示刀具的加工进给次数；
步骤三：判断ni是否等于0；
若等于0，则报警提醒；
若不等于0，则返回到步骤二。
2.根据权利要求1所述的铝合金缸盖生产用刀具使用寿命管理方法，其特征在于：所述刀具最大使用次数是通过实验建模测得。
3.根据权利要求2所述的铝合金缸盖生产用刀具使用寿命管理方法，其特征在于：所述实验包括：
S1、基于加工刀具的加工条件建立刀具最大使用次数模型：
n＝[A*{(19100*V*f)/(D*h)}*C] (2)
上式(2)中，A为调整系数，D为被加工工件直径，单位：毫米；f为加工时的进给量，单位：毫米/转；h为加工长度，单位：毫米；[]表示取整；V为刀具选用切削线速度，单位：米/分钟；C为单个工件加工时刀具的进给次数；
S2、确定调整系数A；
S3、确定最大使用次数。
4.根据权利要求3所述的铝合金缸盖生产用刀具使用寿命管理方法，其特征在于：所述调整系数A由物质的硬度决定，调整系数A与硬度数值之间呈反比例函数关系。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的铝合金缸盖生产用刀具使用寿命管理方法，其特征在于：步骤二中，所述确定刀具进给的确定方法为利用刀膛内安装的光电传感器和计数传感器确定。
6.铝合金缸盖生产用刀具使用寿命管理系统，其特征在于：所述系统包括：
检测模块，所述检测模块用于检测刀具是否在进行加工进给动作；所述检测模块设有多个，检测模块分别安装于不同的加工刀膛中；
计数模块，所述计数模块电性连接所述检测模块的输出端，所述计数模块用于对刀具的进给次数进行记录；
控制模块，所述控制模块包括运算单元和储存单元，所述运算单元用以对每个刀具的剩余使用次数进行计算，并判断是否到达最大的使用次数；所述运算单元的输入端电性连接所述计数模块的输出端；所述储存单元的输出端电性连接至运算单元的输入端，所述储存单元用以储存每个刀具所对应的最大使用次数；
输入模块，所述输入模块用于向所述储存单元内录入每个刀具所对应的最大使用次数，所述输入模块电性连接至所述储存单元的输入端；
控制面板，所述控制面板包括若干组显示模块和报警模块，所述显示模块用于显示刀具的最大使用次数和剩余使用的次数，所述报警模块用以在剩余使用次数为0时报警提醒；每个所述运算单元的输出端均对应电性连接有一个所述显示模块和一个所述报警模块。
7.根据权利要求6所述的铝合金缸盖生产用刀具使用寿命管理系统，其特征在于：所述检测模块包括光电门传感器，每个所述计数模块均对应连接有一个所述检测模块。
8.根据权利要求6-7任意所述的铝合金缸盖生产用刀具使用寿命管理系统，其特征在于：所述输入模块包括键盘、触摸屏；所述报警模块包括声光报警器。
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