CN111113268B - 一种机床的刀具补正方法及系统 - Google Patents

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Abstract

一种机床的刀具补正方法，包括以下步骤，计算出砂轮磨损趋势系数S；根计算出切削力变化和砂轮偏摆对机床控制精度的影响的相关因子系数P；计算出机床机械因数对加工尺寸影响的相关因子M1；根据现有安装在机床上的砂轮的有效加工直径、偏摆、刚性变形数据计算首件实际补偿值M2；测量待加工的产品的尺寸，计算产品的尺寸偏差；根据砂轮磨损趋势系数S、相关因子系数P、相关因子M1、首件实际补偿值M2和产品的尺寸偏差，通过补正算法计算出刀补偿值X；机床加工产品时根据刀补偿值X对刀具位置进行补正。本发明可对刀具的位置进行自动补正，减少调机时间，可以提高产品良率，提高加工设备加工产量。

Description

一种机床的刀具补正方法及系统
技术领域
本发明涉及手机壳加工设备领域，尤其是涉及的是一种机床的刀具补正方法及系统。
背景技术
玻璃手机壳产品在加工设备上加工，加工玻璃的刀具的端部设有砂轮，由于诸多因素影响，会影响产品尺寸精度。造成加工尺寸偏差不可控或波动范围大的主要原因：1.砂轮自身直径差异；2.砂轮正常磨损；3.砂轮偏摆、造成磨损不一致；4.刀头偏摆；5.机床精度有偏差；6.砂轮非正常损耗，在寿命期内失效；7.砂轮本体刚性变形；8.刀头夹屑。为了稳定生产，需要调机师对机床进行调机，但是这些调试需要高水平的调机师，调机费时很久，而且不同级别调机师傅调机出来良率不一。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种手机壳产品在加工时机床的刀具补正方法及系统，解决以上多种因素造成的产品加工尺寸偏差和波动。
为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：一种机床的刀具补正方法，包括以下步骤，
积累大量的砂轮整个生命周期的磨损数据，根据砂轮磨损的大数据模型计算出砂轮磨损趋势系数S；
积累大量的砂轮偏摆数据，以及加工产品过程中对应的砂轮偏摆下的切削力变化数据、机床控制精度数据，根据机床控制精度的大数据模型计算出切削力变化和砂轮偏摆对机床控制精度的影响的相关因子系数P；
积累大量的机床机械因数数据，机床机械因数数据包括电机力矩数据、主轴偏摆数据、主轴箱体偏摆数据，根据机床机械因数的大数据模型计算出机床机械因数对加工尺寸影响的相关因子M1；
根据现有安装在机床上的砂轮的有效加工直径、偏摆、刚性变形数据计算首件实际补偿值M2；
测量待加工的产品的尺寸，计算产品的尺寸偏差；
根据砂轮磨损趋势系数S、相关因子系数P、相关因子M1、首件实际补偿值M2和产品的尺寸偏差，通过补正算法计算出刀补偿值X；
机床加工产品时根据刀补偿值X对刀具位置进行补正。
优选的，补正算法为
X＝M1+M2+[(Dr-Dz)/2]*P+S，
Dr为产品的尺寸的实测值，Dz为产品的尺寸的标准值。
对于一些产品的复杂加工工艺尺寸及尺寸NG异常情况，自动补正效果不好，优选的，计算出刀补偿值X后，将刀补偿值X打印成小票，机床加工产品时，人工根据小票对刀具位置进行人工调机补正。
优选的，在检测待加工的产品的尺寸步骤，产品尺寸数据采集装置预设定产品尺寸的NG范围，当测量到待加工的产品的尺寸落入NG范围，则对产品的尺寸进行再次测量，再次测量的产品的尺寸还是落入NG范围，则报警。
优选的，还包括砂轮检测步骤，检测到异常砂轮偏摆、砂轮破损、寿命到期，则报警。
优选的，还包括首件刀补步骤，首件刀补步骤在最前面，首件刀补步骤包括：机床换上新砂轮时，根据新砂轮的偏摆数据计算机床指定D位置所需要的首件刀补值，机床根据首件刀补值对刀具的位置进行补正。
一种机床的刀具补正系统，包括：
砂轮数据采集端，用于对砂轮进行测量，采集砂轮的有效加工直径数据、偏摆数据、刚性变形数据、磨损数据，并将采集的砂轮数据发送给数据库端；
机床数据采集端，用于采集机床的切削力变化数据、控制精度数据、电机力矩数据、主轴偏摆数据、主轴箱体偏摆数据，并将采集到的机床数据发送给数据库端；
产品尺寸数据采集端，用于测量产品的尺寸，采集产品尺寸数据，并将采集到的产品尺寸数据发送给数据库端；
数据库端，用于存储砂轮数据、机床数据、产品尺寸数据；
数据处理后台，与数据库端连接，用于建立砂轮磨损的大数据模型、机床控制精度的大数据模型、机床机械因数的大数据模型，并用于：
采用数据库端中大量的砂轮整个生命周期的磨损数据，根据砂轮磨损的大数据模型计算出砂轮磨损趋势系数S；
采用数据库端中大量的砂轮偏摆数据，以及加工产品过程中对应的砂轮偏摆下的切削力变化数据、机床控制精度数据，根据机床控制精度的大数据模型计算出切削力变化和砂轮偏摆对机床控制精度的影响的相关因子系数P；
采用数据库端中大量的机床机械因数数据，机床机械因数数据包括电机力矩数据、主轴偏摆数据、主轴箱体偏摆数据，根据机床机械因数的大数据模型计算出机床机械因数对加工尺寸影响的相关因子M1；
采用数据库端中现有安装在机床上的砂轮的有效加工直径、偏摆、刚性变形数据计算首件实际补偿值M2；
采用数据库端中待加工的产品尺寸数据，计算产品的尺寸偏差；
根据砂轮磨损趋势系数S、相关因子系数P、相关因子M1、首件实际补偿值M2和产品的尺寸偏差，通过补正算法计算出刀补偿值X，并将刀补偿值X发送给刀具控制端；
还包括刀具控制端，用于根据刀补偿值X，补正刀具的位置。
通过采用上述的技术方案，本发明的有益效果是：本发明可对刀具的位置进行自动补正，减少调机时间，可以提高产品良率，提高加工设备加工产量。而且调机不需要专业的调机师，只需要普通操机人员水平即可；单机调机时间自动刀补情况下用时更短；单机产能自动刀补情况下产量更多。
附图说明
图1为刀具砂轮的图像示意图；
图2为统计产品的尺寸数据的图表。
具体实施方式
以下具体实施例来进一步说明本发明。
实施例1：
本发明一种机床的刀具补正方法，包括以下步骤，
积累大量的砂轮整个生命周期的磨损数据，根据砂轮磨损的大数据模型计算出砂轮磨损趋势系数S；
对大量的砂轮磨损量-加工时间数据进行分析，建立砂轮磨损的大数据模型。
积累大量的砂轮偏摆数据，以及加工产品过程中对应的砂轮偏摆下的切削力变化数据、机床控制精度数据，根据机床控制精度的大数据模型计算出切削力变化和砂轮偏摆对机床控制精度的影响的相关因子系数P；
机床控制精度的大数据模型的建立方法为：对大量的砂轮偏摆数据和对应的砂轮偏摆下的切削力变化数据、机床控制精度数据进行多因素回归分析，确定多因素变量，建立多因素的机床控制精度的大数据模型。
砂轮偏摆数据包括砂轮对玻璃手机壳加工后的加工区域偏摆的偏摆数据。手机壳加工包括挖孔加工(加工MIC孔、S孔、OAM孔等)、外形加工。加工MIC孔需要用刀尖加工，刀尖位置的偏摆程度最大，为了降低数据处理量，可以单独以砂轮加工MIC孔的加工区域偏摆作为砂轮偏摆数据。
机床控制精度数据包括产品经机床加工后产品的尺寸精度数据，产品的尺寸包括孔直径、孔真圆度、孔位置、弧高、倒角、外形长、外形宽的尺寸。
积累大量的机床机械因数数据，机床机械因数数据包括电机力矩数据、主轴偏摆数据、主轴箱体偏摆数据，根据机床机械因数的大数据模型计算出机床机械因数对加工尺寸影响的相关因子M1；
统计不同机床的机床机械因数数据和所加工的产品尺寸精度数据，产品的尺寸包括孔尺寸和外形尺寸；分析机床机械因数和所加工的产品的尺寸精度的关系，建立多因素的机床机械因素的大数据模型。
根据现有安装在机床上的砂轮的有效加工直径、偏摆、刚性变形数据计算首件实际补偿值M2；检测如图1所示的刀具中的砂轮；
测量待加工的产品的尺寸，计算产品的尺寸偏差；产品的尺寸偏差为产品尺寸的实测值-标准值。
根据砂轮磨损趋势系数S、相关因子系数P、相关因子M1、首件实际补偿值M2和产品的尺寸偏差，通过补正算法计算出刀补偿值X；补正算法为
X＝M1+M2+[(Dr-Dz)/2]*P+S，
Dr为产品的尺寸的实测值，Dz为产品的尺寸的标准值。
机床加工产品时根据刀补偿值X对刀具位置进行补正。
实施例2：
本发明一种机床的刀具补正方法，包括以下步骤，
首件刀补步骤，首件刀补步骤在最前面，首件刀补步骤包括：机床换上新砂轮时，根据新砂轮的偏摆数据计算机床指定D位置所需要的首件刀补值，机床根据首件刀补值对刀具的位置进行补正。
积累大量的砂轮整个生命周期的磨损数据，根据砂轮磨损的大数据模型计算出砂轮磨损趋势系数S；大量的砂轮整个生命周期的磨损数据为最近50组。
积累大量的砂轮偏摆数据，以及加工产品过程中对应的砂轮偏摆下的切削力变化数据、机床控制精度数据，根据机床控制精度的大数据模型计算出切削力变化和砂轮偏摆对机床控制精度的影响的相关因子系数P；大量的砂轮偏摆数据和大量的加工产品过程中对应的砂轮偏摆下的切削力变化数据、机床控制精度数据均为最近的50组。
积累大量的机床机械因数数据，机床机械因数数据包括电机力矩数据、主轴偏摆数据、主轴箱体偏摆数据，根据机床机械因数的大数据模型计算出机床机械因数对加工尺寸影响的相关因子M1；大量的机床机械因数数据为最近的50组数据。
根据现有安装在机床上的砂轮的有效加工直径、偏摆、刚性变形数据计算首件实际补偿值M2；
测量待加工的产品的尺寸，计算产品的尺寸偏差；在检测待加工的产品的尺寸步骤，产品尺寸数据采集装置预设定产品尺寸的NG范围，当测量到待加工的产品的尺寸落入NG范围，则对产品的尺寸进行再次测量，再次测量的产品的尺寸还是落入NG范围，则报警。
还包括砂轮检测步骤，检测到异常砂轮偏摆、砂轮破损、寿命到期，则报警。
根据砂轮磨损趋势系数S、相关因子系数P、相关因子M1、首件实际补偿值M2和产品的尺寸偏差，通过补正算法计算出刀补偿值X；补正算法为
X＝M1+M2+[(Dr-Dz)/2]*P+S，
Dr为产品的尺寸的实测值，Dz为产品的尺寸的标准值。
计算出刀补偿值X后，将刀补偿值X打印成小票，机床加工产品时，人工根据小票对刀具位置进行人工调机补正。
实施例3：
一种机床的刀具补正系统，包括：
砂轮数据采集端，用于对砂轮进行测量，采集砂轮的有效加工直径数据、偏摆数据、刚性变形数据、磨损数据，并将采集的砂轮数据发送给数据库端；
机床数据采集端，用于采集机床的切削力变化数据、控制精度数据、电机力矩数据、主轴偏摆数据、主轴箱体偏摆数据，并将采集到的机床数据发送给数据库端；
产品尺寸数据采集端，用于测量产品的尺寸，采集产品尺寸数据，并将采集到的产品尺寸数据发送给数据库端；
数据库端，用于存储砂轮数据、机床数据、产品尺寸数据；
数据处理后台，与数据库端连接，用于建立砂轮磨损的大数据模型、机床控制精度的大数据模型、机床机械因数的大数据模型，并用于：
采用数据库端中大量的砂轮整个生命周期的磨损数据，根据砂轮磨损的大数据模型计算出砂轮磨损趋势系数S；
采用数据库端中大量的砂轮偏摆数据，以及加工产品过程中对应的砂轮偏摆下的切削力变化数据、机床控制精度数据，根据机床控制精度的大数据模型计算出切削力变化和砂轮偏摆对机床控制精度的影响的相关因子系数P；
采用数据库端中大量的机床机械因数数据，机床机械因数数据包括电机力矩数据、主轴偏摆数据、主轴箱体偏摆数据，根据机床机械因数的大数据模型计算出机床机械因数对加工尺寸影响的相关因子M1；
采用数据库端中现有安装在机床上的砂轮的有效加工直径、偏摆、刚性变形数据计算首件实际补偿值M2；
采用数据库端中待加工的产品尺寸数据，计算产品的尺寸偏差；
根据砂轮磨损趋势系数S、相关因子系数P、相关因子M1、首件实际补偿值M2和产品的尺寸偏差，通过补正算法计算出刀补偿值X，并将刀补偿值X发送给刀具控制端；
还包括刀具控制端，用于根据刀补偿值X，补正刀具的位置。
以上所述的，仅为本发明的较佳实施例而已，不能限定本发明实施的范围，凡是依本发明申请专利范围所作的均等变化与装饰，皆应仍属于本发明涵盖的范围内。

Claims (6)

1.一种机床的刀具补正方法，其特征在于，包括以下步骤，
积累大量的砂轮整个生命周期的磨损数据，根据砂轮磨损的大数据模型计算出砂轮磨损趋势系数S；
积累大量的砂轮偏摆数据，以及加工产品过程中对应的砂轮偏摆下的切削力变化数据、机床控制精度数据，根据机床控制精度的大数据模型计算出切削力变化和砂轮偏摆对机床控制精度的影响的相关因子系数P；
积累大量的机床机械因数数据，机床机械因数数据包括电机力矩数据、主轴偏摆数据、主轴箱体偏摆数据，根据机床机械因数的大数据模型计算出机床机械因数对加工尺寸影响的相关因子M1；
根据现有安装在机床上的砂轮的有效加工直径、偏摆、刚性变形数据计算首件实际补偿值M2；
测量待加工的产品的尺寸，计算产品的尺寸偏差；
根据砂轮磨损趋势系数S、相关因子系数P、相关因子M1、首件实际补偿值M2和产品的尺寸偏差，通过补正算法计算出刀补偿值X；
机床加工产品时根据刀补偿值X对刀具位置进行补正；
补正算法为
X=M1+M2+[(Dr-Dz)/2]*P+S，
Dr为产品的尺寸的实测值，Dz为产品的尺寸的标准值。
2.根据权利要求1所述的一种机床的刀具补正方法，其特征在于，计算出刀补偿值X后，将刀补偿值X打印成小票，机床加工产品时，人工根据小票对刀具位置进行人工调机补正。
3.根据权利要求1所述的一种机床的刀具补正方法，其特征在于，在测量待加工的产品的尺寸步骤，产品尺寸数据采集装置预设定产品尺寸的NG范围，当测量到待加工的产品的尺寸落入NG范围，则对产品的尺寸进行再次测量，再次测量的产品的尺寸还是落入NG范围，则报警。
4.根据权利要求1所述的一种机床的刀具补正方法，其特征在于，还包括砂轮检测步骤，检测到异常砂轮偏摆、砂轮破损、寿命到期，则报警。
5.根据权利要求1所述的一种机床的刀具补正方法，其特征在于，还包括首件刀补步骤，首件刀补步骤在最前面，首件刀补步骤包括：机床换上新砂轮时，根据新砂轮的偏摆数据计算机床指定位置所需要的首件刀补值，机床根据首件刀补值对刀具的位置进行补正。
6.一种机床的刀具补正系统，其特征在于，包括：
砂轮数据采集端，用于对砂轮进行测量，采集砂轮的有效加工直径数据、偏摆数据、刚性变形数据、磨损数据，并将采集的砂轮数据发送给数据库端；
机床数据采集端，用于采集机床的切削力变化数据、控制精度数据、电机力矩数据、主轴偏摆数据、主轴箱体偏摆数据，并将采集到的机床数据发送给数据库端；
产品尺寸数据采集端，用于测量产品的尺寸，采集产品尺寸数据，并将采集到的产品尺寸数据发送给数据库端；
数据库端，用于存储砂轮数据、机床数据、产品尺寸数据；
数据处理后台，与数据库端连接，用于建立砂轮磨损的大数据模型、机床控制精度的大数据模型、机床机械因数的大数据模型，并用于：
采用数据库端中大量的砂轮整个生命周期的磨损数据，根据砂轮磨损的大数据模型计算出砂轮磨损趋势系数S；
采用数据库端中大量的砂轮偏摆数据，以及加工产品过程中对应的砂轮偏摆下的切削力变化数据、机床控制精度数据，根据机床控制精度的大数据模型计算出切削力变化和砂轮偏摆对机床控制精度的影响的相关因子系数P；
采用数据库端中大量的机床机械因数数据，机床机械因数数据包括电机力矩数据、主轴偏摆数据、主轴箱体偏摆数据，根据机床机械因数的大数据模型计算出机床机械因数对加工尺寸影响的相关因子M1；
采用数据库端中现有安装在机床上的砂轮的有效加工直径、偏摆、刚性变形数据计算首件实际补偿值M2；
采用数据库端中待加工的产品尺寸数据，计算产品的尺寸偏差；
根据砂轮磨损趋势系数S、相关因子系数P、相关因子M1、首件实际补偿值M2和产品的尺寸偏差，通过补正算法计算出刀补偿值X，并将刀补偿值X发送给刀具控制端；
还包括刀具控制端，用于根据刀补偿值X，补正刀具的位置。
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