CN111007801A

CN111007801A - 一种基于多维属性状态判断的刀具寿命实时采集方法

Info

Publication number: CN111007801A
Application number: CN201911375643.3A
Authority: CN
Inventors: 王建军; 张雷雷; 王云飞; 黄胜操; 郭志强; 田朝阳; 张冰冰; 王裕喆; 高鸣; 郭丹丹; 李晨硕; 贾辉; 王萌萌
Original assignee: First Tractor Co Ltd; China Yituo Group Corp Ltd
Current assignee: First Tractor Co Ltd; China Yituo Group Corp Ltd
Priority date: 2019-12-27
Filing date: 2019-12-27
Publication date: 2020-04-14
Anticipated expiration: 2039-12-27
Also published as: CN111007801B

Abstract

本发明涉及一种基于多维属性状态判断的刀具寿命实时采集方法，通过实时监控和采集数控加工设备数控加工程序运行状态和主轴负荷变化数据，结合毛坯加工标准数据，有效排除刀具空转、准确识别反复运行部分数控程序段及毛坯材质差异导致的刀具寿命差异，运用多维属性状态判断汇总计算实现了对数控加工设备所使用刀具的寿命数据实时、准确采集的功能，构思新颖，层次清楚，布局合理，功能可靠。

Description

一种基于多维属性状态判断的刀具寿命实时采集方法

技术领域

本发明涉及工业自动控制技术领域，具体涉及一种基于多维属性状态判断的刀具寿命实时采集方法。

背景技术

已知的，轮式拖拉机简称为轮拖，在我国，为保证轮拖箱体的加工质量和精度大多采用多轴数控加工设备进行机械加工；加工成品的加工质量和精度的一致性受到数控设备的刀具状态的影响较大，刀具寿命的实时状态是影响加工成品质量的重要因素。

随着社会的发展和市场的需求变化及科学技术的发展，人们对自动化水平的要求日益提高，为了顺应企业对数控加工设备刀具寿命采集的要求，出现了一些基于采集数控程序运行次数的刀具寿命采集方法，初步实现了对刀具寿命的实时数据采集，但由于现场数控加工设备加工状态和环境比较复杂，现有刀具寿命的实时数据采集数据准确性存在以下问题：

1、在数控加工设备进行试切加工过程中人为进行的加工调整无法智能识别，刀具寿命的损耗情况无法准确采集。

2、由于仅采集数控程序运行次数，导致部分加工产品最后精修加工的刀具寿命的损耗情况无法准确采集。

3、无法识别部分数控机床空转时段，造成此时刀具寿命的损耗情况无法准确采集。

4、无法识别由于所加工毛坯品质差异造成的刀具寿命损耗的差异，造成此时刀具寿命的损耗情况无法准确采集。

发明内容

为克服现有技术存在的不足，本发明提供了一种基于多维属性状态判断的刀具寿命实时采集方法，利用实时采集到的数控加工设备中数控加工程序运行状态、主轴实时负荷状态和数据库中加工标准数据，通过多维属性状态判断对刀具寿命进行实时采集和计算，实现数控加工设备所使用刀具实时寿命数据的精确采集，为保障加工成品的加工质量提供数据支撑。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种基于多维属性状态判断的刀具寿命实时采集方法，包括以下步骤：

步骤1、实时采集数控加工设备中数控加工程序运行状态及数控加工设备的主轴工作负荷，由此获知运行该数控加工程序时的刀具明细和各把刀具的使用时长及同步时段数控加工设备的主轴工作负荷变化数据；

步骤2、将运行数控加工程序时各把刀具的使用时长与实时采集数控加工设备的主轴负荷变化数据进行对比，排除数控机床空转导致的刀具寿命采集误差；

步骤3、将实时采集的数控加工设备中数控加工程序运行状态进行分析，自动识别出数控加工设备试切和精修加工状态以及所使用的刀具，采集相应刀具明细及使用时长；

步骤4、将采集的数控加工设备的主轴工作负荷和相应刀具明细数据，与数据库中该毛坯标准加工主轴负荷变化数据对比、分析形成本件毛坯刀具使用寿命加权系数；

步骤5、以数控加工设备主轴负载由零值经过变化最终变回零值为一个采集周期，根据步骤1-4的办法将每个状态时点采集的数据累加，汇总计算出数控加工设备所使用的刀具寿命值，将数据传回数据库更新原有刀具寿命信息。

进一步地，步骤2中根据负荷为零判断所对应的刀具空转。

进一步地，步骤4中依据采集的主轴工作负荷变化数据与数据库中该毛坯标准加工主轴负荷变化数据的比值确定加权系数。

进一步地，步骤5的数据累加包括将每把刀具排除空转后的使用时长、重复使用时长、试切和精修使用时长乘以使用寿命加权系数后进行累加。

有益效果

1、本发明所述的一种基于多维属性状态判断的刀具寿命实时采集方法，通过实时监控和采集数控加工设备数控加工程序运行状态和主轴负荷变化数据，结合毛坯加工标准数据，运用多维属性状态判断汇总计算实现了对数控加工设备所使用刀具的寿命数据实时、准确采集的功能，构思新颖，层次清楚，布局合理，功能可靠。

2、本发明根据多维属性状态数据，利用数控加工设备数控加工程序运行状态和主轴负荷变化数据进行实时数据逻辑判断与计算，排除了原有采集方法中无法识别设备空转、反复运行部分数控程序段及毛坯材质差异导致的刀具寿命采集误差的问题；本发明工作方法简单可行，安全可靠，自动化程度高及维护方便，可有效地解决对数控加工设备所使用刀具寿命数据在全天候复杂工况中精确采集的技术瓶颈问题，并可大大提高刀具使用效率，具有很好的使用价值。

附图说明

图1 本发明实施例刀具寿命实时采集的流程示意图。

具体实施方式

本发明的目的在于解决数控加工设备所使用刀具寿命数据采集的准确性问题，该问题包括：(1) 设备空转影响刀具寿命采集的问题； (2)数控加工设备试切和精修加工过程、反复运行部分数控程序段影响刀具寿命采集的问题；（3）毛坯材质差异导致加工过程中对刀具寿命的影响。本发明基于上述问题所特有的性质，提出了基于多维属性状态判断的刀具寿命实时采集方法，形成了精准、智能、高效的刀具寿命实时采集，克服了数控加工设备加工状态不同导致的刀具寿命数据采集误差的问题。

本发明提供的一种基于多维属性状态判断的刀具寿命实时采集方法，包括以下步骤：

步骤1、实时采集数控加工设备中数控加工程序运行状态及数控加工设备的主轴工作负荷，由此获知运行该数控加工程序时的刀具明细Ti（刀具明细Ti是机加工中NC代码中描述刀具位置的文档，为机械手在加工中能够正确换刀提供技术支撑）和各把刀具的使用时长Sj及同步时段数控加工设备的主轴工作负荷变化数据Pok；

步骤2、将运行数控加工程序时各把刀具的使用时长与实时采集数控加工设备的主轴负荷变化数据进行对比，若负荷为零则判断所对应的刀具空转，不计刀具寿命损耗，排除数控机床空转导致的刀具寿命采集误差；

步骤3、将实时采集的数控加工设备中数控加工程序运行状态进行分析，即通过采集NC（数控）代码的运行过程进行分析，自动识别出数控加工设备试切和精修加工状态以及所使用的刀具，采集相应刀具明细及使用时长；

步骤4、将采集的数控加工设备的主轴工作负荷和相应刀具明细数据，与数据库中该毛坯标准加工主轴负荷变化数据对比，分析形成本件毛坯刀具使用寿命加权系数，有效识别毛坯材质差异导致的刀具寿命损耗差异；

步骤5、以数控加工设备主轴负载由零值经过变化最终变回零值为一个采集周期，根据步骤1-4的办法将每个状态时点采集的数据累加，包括将每把刀具排除空转后的使用时长、重复使用时长以及试切和精修使用时长乘以使用寿命加权系数后进行累加，汇总计算出数控加工设备所使用的刀具寿命值，并将数据传回数据库更新原有刀具寿命信息。

其中步骤3针对的是试切和精修加工状态的处理步骤，实际使用时，步骤1-4是根据工件的实际加工情况而产生的，如果一个工件只是正常加工，没有试切和精修，就不涉及步骤3，其采集计算过程就只需要步骤1、2、4、5，如果一个工件除了正常加工外还有试切或者精修，那么采集计算过程就需要步骤1、2、3、4、5。

实施例

为便于理解，结合具体实施例说明本发明提供的方法；针对数控加工设备所使用的刀具运用本发明的刀具寿命实时采集方法进行实时精确采集，基于此，本实施例提供的一种基于多维属性状态判断的刀具寿命实时采集方法，可以参考图1，包括：

步骤1、实时采集数控加工设备中数控加工程序运行状态及数控加工设备的主轴工作负荷，由此获知运行该数控加工程序时的刀具明细Ti（T1、T2、T3、T4、T5、T2）和各把刀具的使用时长Sj（S1、S2、S3、S4、S5、S6）及同步时段数控加工设备的主轴工作负荷变化数据Pok（Po1、Po2、Po3、Po4、Po5、Po6），其中刀具明细Ti（T1、T2、T3、T4、T5、T2）代表该数控加工程序换了6次刀，用了5把不同的刀；

步骤2、将运行数控加工程序时各把刀具的使用时长与实时采集数控加工设备的主轴负荷变化数据进行对比，当仅Po3=0时，依据多维属性状态判断得出刀具T3为空转不计刀具寿命损耗；

步骤3、将实时采集数控加工设备中数控加工程序运行状态进行分析，当Po6＞0依据多维属性状态判断得出刀具T2重复进行了加工使用（Po6代表第6次换刀加工的主轴工作负荷变化，结合步骤1中的刀具明细Ti（T1、T2、T3、T4、T5、T2）得知第6次换刀使用的是T2位置的刀具，则Po6＞0代表从T2位置拿到了一把刀具进行了重复加工使用，对应的重复使用时长为S6）， T2寿命损耗为S2+ S6；

步骤4、将Po1、Po2、Po3、Po4、Po5、Po6与数据库中该毛坯标准加工主轴负荷变化数据对比，当Po5是数据库标准值的1.2倍时， T5使用寿命加权系数为1.2，得出T5寿命损耗为S5*1.2；

步骤5、若刀具额定寿命为500小时，则根据步骤1-4的办法汇总计算出数控加工设备所使用的刀具寿命值为T1=500-S1、T2=500-S2-S6、T3=500、T4= 500-S4、T5=500- S5*1.2。

本发明所述的刀具寿命实时采集方法，实时监控和采集数控加工设备数控加工程序运行状态和主轴负荷变化数据，运用多维属性状态判断汇总计算，能够有效避免现有技术中仅采集数控程序运行次数导致的试切和精修无法准确采集、刀具空转、反复运行及毛坯品质差异造成的刀具寿命损耗的差异无法识别的问题，实现了对数控加工设备所使用刀具的寿命数据实时、准确采集的功能。

本发明工作方法简单可行，安全可靠，可有效地解决对数控加工设备所使用刀具寿命数据在全天候复杂工况中精确采集的技术瓶颈问题，并可大大提高刀具使用效率，具有很好的使用价值。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简并帮助理解本发明，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。

Claims

1.一种基于多维属性状态判断的刀具寿命实时采集方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种基于多维属性状态判断的刀具寿命实时采集方法，其特征在于：步骤2中根据负荷为零判断所对应的刀具空转。

3.如权利要求1所述的一种基于多维属性状态判断的刀具寿命实时采集方法，其特征在于：步骤4中依据采集的主轴工作负荷变化数据与数据库中该毛坯标准加工主轴负荷变化数据的比值确定加权系数。

4.如权利要求1所述的一种基于多维属性状态判断的刀具寿命实时采集方法，其特征在于：步骤5的数据累加包括将每把刀具排除空转后的使用时长、重复使用时长、试切和精修使用时长乘以使用寿命加权系数后进行累加。