CN112536457A - 一种钣金模具成套钻孔加工的刀具管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钣金模具成套钻孔加工的刀具管理方法，对机床刀库按工序清单进行填刀，刀库刀位已装满或当前板件所需刀具装填完毕则结束填刀，填刀后若当前板件存在未装填刀具，对刀库和剩余刀具进行分级，然后对刀库完成选择换刀；根据加工清单中刀具使用信息对刀具进行寿命预测，判断刀具是否达到寿命，判断是否需要更换刀具，然后更新刀具的寿命信息；进入模具加工阶段，若当前板件存在未装填刀具，则返回进行选择换刀；若当前板件无剩余未装填刀具，则当前板件加工结束，进入下一板件加工。本发明通过构建刀具管理方法，对钻孔刀具进行高效合理配置，模具加工时，缩短CNC换刀的准备时间，提高CNC钻孔的效率，降低模具加工的生产成本。

Description

一种钣金模具成套钻孔加工的刀具管理方法

技术领域

本发明属于刀具管理技术领域，尤其涉及一种钣金模具成套钻孔加工的刀具管理方法。

背景技术

钣金模具加工相对普通机械加工较为特殊，并非是针对相同产品进行量产，钣金模具的价格高，需求量较少，甚至于每套模具仅仅生产一套，因此普通机械产品加工刀具使用和管理模式在钣金模具加工中不太适用。在传统钣金模具生产企业中，使用人工换刀较为普遍，现对钣金模具生产进行相关自动化、智能化改造，提供一种成套钣金模具钻孔加工的刀具管理方法。

此钻孔加工刀具管理方法主要针对一套模具钻孔加工过程中使用的刀具进行开发。一套模具主要由上下模板、上下模座、上下垫块、上下夹板、上下托板、上下挡板等其他板件所组成，根据不同的要求，每一套模具中的每一个板件上孔的数量和种类都不同，刀具种类需求量很大。

由于CNC在钣金模具钻孔加工工序复杂，需求刀具数量繁多，因此，可能在单块板件钻孔加工时需要使用的钻孔刀具数量超过CNC刀库的刀位数量的情况出现。能否对刀具进行有效管理，不仅影响CNC使用和效率，也会影响加工时效和成本的控制。因此，需要一个完善的刀具管理方法解决CNC钣金模具钻孔加工对刀具的管理问题。此钻孔加工刀具管理方法根据整套模具的加工清单，从局部的单块板件钻孔刀具规划出发，全面覆盖到整套模具的刀具使用管理和刀具寿命规划。

发明内容

针对背景技术存在的问题，本发明主要目的在于提供一种成套钣金模具进行钻孔加工的刀具管理方法，实现刀具规划的宏观调控，刀具寿命的科学预测。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种钣金模具成套钻孔加工的刀具管理方法，包括如下步骤：

S1.对刀具进行编码，存储刀具的类型、技术参数、材料、使用信息以及剩余寿命；

S2.读取一套钣金模具加工的工序清单和CNC加工刀库中的刀具信息；

S3.对机床刀库按工序清单进行填刀，刀库刀位已装满或当前板件所需刀具装填完毕则结束填刀，填刀后，若当前板件存在未装填刀具，对刀库和剩余刀具进行分级，然后对刀库完成选择换刀；

S4.根据加工清单中刀具使用信息对刀具进行寿命预测，判断刀具是否达到寿命，判断是否需要更换刀具，然后更新刀具的寿命信息；

S5.进入模具加工阶段，若当前板件存在未装填刀具，则返回S3进行选择换刀；若当前板件无剩余未装填刀具，则当前板件加工结束，进入下一板件加工。

进一步，所述步骤S1中具体包括如下步骤，在刀具上植入RFID芯片，存储刀具静态以及动态信息，静态信息包括刀具编号，刀具类型，技术参数，材料，动态信息包括使用次数，剩余寿命信息。

进一步，所述步骤S2中，获取加工清单中刀具使用数据，包括刀具类型，直径，转速，进给速度，加工孔数和进给深度，按工序的刀具需求对刀具进行分类，设一套板件的加工清单用{B1，B2，B3，…，Bn}，Bi表示第i块板件的加工清单，Bi＝{bi1，bi2，bi3，…，bim}，bim表示第i块板的第m道工序，bij＝{“刀具名称”，“直径”，“转速”，“进给速度”，“加工孔数”，“进给深度”}。

进一步，所述步骤S3中，刀库填刀具体包括，设刀库剩余刀位数量为g，当前板件未装填刀具数量为k；

当g>0时，刀库刀位未满，按工序清单顺序进行填刀，若某个工序需要的刀具已经安装在刀库时，则跳过此刀，直至k＝0当前板件工序清单中刀具装填完毕或g＝0刀库装满；

若k＝0当前板件工序清单中刀具装填完毕，则直接进入CNC加工；

若g＝0刀库刀位填满，但是k>0当前板件工序清单仍有刀具需要装填，对刀库和剩余未装填的刀具进行分级。

进一步，所述步骤S3中，刀具分级具体包括，当刀具为当前板件未完成工序所需要刀具时，将该刀具等级设为1级；当刀具为下一块板件加工所需要刀具时，该刀等级设为2级，刀具为再下一块板件加工所需刀具时设为3级……，依次对刀具进行分级，1级刀为最高级刀具，后续加工不需要使用的刀具为最低级，当刀具同时具有多个等级，取最高的等级，同一等级刀具根据加工清单顺序确定装填优先级。

进一步，所述步骤S3中，换刀步骤具体包括，判断刀库中刀具的优先级是否高于剩余未装填刀具，若刀库中刀具的优先级都高于或等于剩余未装填刀具，则进入模具加工阶段；若不满足，则需对刀库进行选择换刀；从高到低等级对刀具进行选择换刀，使用高等级刀具换下低等级刀具，完成选择换刀后，进入刀具寿命预测程序。

进一步，所述步骤S4中，计算每把刀具执行当前一套程序后的寿命损耗ΔN，与刀具编码中存储的刀具寿命N进行对比，判断每一把刀具的N-ΔN是否大于0，是否有刀具达到寿命；

若刀库内刀具都满足N-ΔN>0，未达到寿命，则进行CNC加工；

若某些刀具N-ΔN<0，刀具达到寿命，不满足加工要求，判断使用新刀是否满足N-ΔN>0，新刀满足需求时，直接用新刀更换此刀；

如果更换新刀N-ΔN<0，仍然不满足此工序需求，对刀库刀位进行判断，若g>0，CNC刀库有空位，直接在刀库中添加满足需求数量的相同类型刀具；

若g＝0，CNC刀库无空位，则分配相同的加工任务，将剩余刀具加入后续剩余需装填刀具中，然后进行CNC加工。

进一步，所述步骤S5中，一套程序加工后，若k>0，当前板件存在需要装填的刀具，返回进行刀具选择换刀，继续进行CNC加工。若k＝0，无需装填刀具，则进入下一块板件工序加工。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

(1)建立刀具管理方法，针对不同的切削用量、板材类型，配合刀具寿命预测，对刀库中的刀具进行合理配置和寿命预警，减少整套钣金模具在钻孔加工步骤中的换刀时间，提高模具加工效率，降低加工成本；

(2)建立刀具寿命预测管理，降低刀具的研磨次数，提高刀具寿命利用率。

附图说明

图1为本发明钣金模具进行钻孔加工的刀具管理方法的流程图；

图2为本发明的钣金模具进行钻孔加工的工序清单示意图；

图3本发明钣金模具进行钻孔加工的刀具管理方法的程序框图；

图4为本发明的选择换刀程序框图；

图5为本发明的刀具分类程序框图；

图6为本发明的刀具寿命预测程序框图。

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他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“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，并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。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，本发明提供成套钣金模具进行钻孔加工的刀具管理方法，如图1-6所示，在使用CNC对整套钣金模具进行钻孔加工时，考虑不同刀具的使用寿命和整套钣金模具中的板件顺序，科学地管理刀具的装刀和换刀时间，提高CNC加工整套钣金模具的加工效率。

其具体包括如下步骤：

S1.对刀具进行编码，存储刀具的类型、技术参数、材料、使用信息以及剩余寿命；

S2.读取一套钣金模具加工的工序清单和CNC加工刀库中的刀具信息；

S3.对机床刀库按工序清单进行填刀，刀库刀位已装满或当前板件所需刀具装填完毕则结束填刀，填刀后，若当前板件存在未装填刀具，对刀库和剩余刀具进行分级，然后对刀库完成选择换刀；

S4.根据加工清单中刀具使用信息对刀具进行寿命预测，判断刀具是否达到寿命，判断是否需要更换刀具，然后更新刀具的寿命信息；

S5.进入模具加工阶段，若当前板件存在未装填刀具，则返回S3进行选择换刀；若当前板件无剩余未装填刀具，则当前板件加工结束，进入下一板件加工。

在上述步骤S1中，新刀入库时，对每一把刀具进行编码，在刀具上添加射频识别RFID(Radio Frequency Identification)芯片，存入刀具的静态信息和动态信息，静态信息包括刀具编号，刀具的类型，技术参数，材料等，动态信息包括使用次数，剩余寿命等信息，静态信息不会被更改，动态信息根据CNC加工进行更新。

在上述步骤S2中，读取一套钣金模具钻孔加工的工序清单，工序清单中数据如图2所示，获取加工清单中刀具使用数据，如刀具类型，直径，转速，进给速度，加工孔数和进给深度，按工序的刀具需求对刀具进行分类，通过刀具的切削用量对刀具进行寿命预测。设一套板件的加工清单用{B1，B2，B3，…，Bn}，Bi表示第i块板件的加工清单。Bi＝{bi1，bi2，bi3，…，bim}，bim表示第i块板的第m道工序。bij＝{“刀具名称”，“直径”，“转速”，“进给速度”，“加工孔数”，“进给深度”}，举例，b11为{“中心钻”，“3mm”，“6”，“2mm”，“S3000”，“F280”},表示b11工序使用直径为3mm的中心钻，转速为3000，进给速度为280，钻6个深度为2mm的孔；扫描CNC刀库中已装填刀具，获取存储在刀具编码中的信息，将刀库刀具信息与工序清单中刀具需求进行比对。

在上述步骤S3中，刀库填刀步骤如图3所示，设刀库剩余刀位数量为g，当前板件未装填刀具数量为k；当g>0时，刀库刀位未满，按工序清单顺序进行填刀，若某个工序需要的刀具已经安装在刀库时，则跳过此刀，直至k＝0当前板件工序清单中刀具装填完毕或g＝0刀库装满；

若k＝0当前板件工序清单中刀具装填完毕，则直接进入CNC加工；

若g＝0刀库刀位填满，但是k>0当前板件工序清单仍有刀具需要装填，对刀库和剩余未装填的刀具进行分级；

刀具分级如图4所示，当刀具为当前板件未完成工序所需要刀具时，将该刀具等级设为1级；当刀具为下一块板件加工所需要刀具时，该刀等级设为2级，刀具为再下一块板件加工所需刀具时设为3级……，依次对刀具进行分级，1级刀为最高级刀具，后续加工不需要使用的刀具为最低级，当刀具同时具有多个等级，取最高的等级，同一等级刀具根据加工清单顺序确定装填优先级。

选择换刀程序如图5所示，判断刀库中刀具的优先级是否高于剩余未装填刀具，若刀库中刀具的优先级都高于或等于剩余未装填刀具，则进入模具加工阶段；若不满足，则需对刀库进行选择换刀；从高到低等级对刀具进行选择换刀，使用高等级刀具换下低等级刀具，完成选择换刀后，进入刀具寿命预测程序。

在上述步骤S4中，寿命预测程序如图6所示，计算每把刀具执行当前一套程序后的寿命损耗ΔN，与刀具编码中存储的刀具寿命N进行对比，判断每一把刀具的N-ΔN是否大于0，是否有刀具达到寿命；

若刀库内刀具都满足N-ΔN>0，未达到寿命，则进行CNC加工；

若某些刀具N-ΔN<0，刀具达到寿命，不满足加工要求，判断使用新刀是否满足N-ΔN>0，新刀满足需求时，直接用新刀更换此刀。如果更换新刀N-ΔN<0，仍然不满足此工序需求，对刀库刀位进行判断，若g>0，CNC刀库有空位，直接在刀库中添加满足需求数量的相同类型刀具；若g＝0，CNC刀库无空位，则分配相同的加工任务，将剩余刀具加入后续剩余需装填刀具中，然后进行CNC加工。

钻孔加工的刀具寿命预测，使用刀具寿命公式钻孔加工的刀具寿命预测，使用刀具寿命公式

N:钻刀在一定的切削用量下所能加工的孔数；

L_T:与刀具和板件材料有关，表示刀具在板件加工中行走的最大距离；

d:刀具的钻孔深度；

v_F:刀具的进给速度；

v_s:刀具的转速；

x:刀具进给速度对刀具寿命的影响程度系数；

y:刀具转速对刀具寿命的影响程度系数；

在上述步骤S5中，一套程序加工后，若k>0，当前板件存在需要装填的刀具，返回进行刀具选择换刀，继续进行CNC加工。若k＝0，无需装填刀具，则进入下一块板件工序加工。

上述实施例只是用于对本发明的举例和说明，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明不局限于上述实施例，根据本发明教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围内。

Claims (8)

1.一种钣金模具成套钻孔加工的刀具管理方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.对刀具进行编码，存储刀具的类型、技术参数、材料、使用信息以及剩余寿命；

S2.读取一套钣金模具加工的工序清单和CNC加工刀库中的刀具信息；

S3.对机床刀库按工序清单进行填刀，刀库刀位已装满或当前板件所需刀具装填完毕则结束填刀，填刀后，若当前板件存在未装填刀具，对刀库和剩余刀具进行分级，然后对刀库完成选择换刀；

S4.根据加工清单中刀具使用信息对刀具进行寿命预测，判断刀具是否达到寿命，判断是否需要更换刀具，然后更新刀具的寿命信息；

S5.进入模具加工阶段，若当前板件存在未装填刀具，则返回S3进行选择换刀；若当前板件无剩余未装填刀具，则当前板件加工结束，进入下一板件加工。

2.根据权利要求1所述的一种钣金模具成套钻孔加工的刀具管理方法，其特征在于，所述步骤S1中具体包括如下步骤，在刀具上植入RFID芯片，存储刀具静态以及动态信息，静态信息包括刀具编号，刀具类型，技术参数，材料，动态信息包括使用次数，剩余寿命信息。

3.根据权利要求1所述的一种钣金模具成套钻孔加工的刀具管理方法，其特征在于，所述步骤S2中，获取加工清单中刀具使用数据，包括刀具类型，直径，转速，进给速度，加工孔数和进给深度，按工序的刀具需求对刀具进行分类，设一套板件的加工清单用{B1，B2，B3，…，Bn}，Bi表示第i块板件的加工清单，Bi＝{bi1，bi2，bi3，…，bim}，bim表示第i块板的第m道工序，bij＝{“刀具名称”，“直径”，“转速”，“进给速度”，“加工孔数”，“进给深度”}。

4.根据权利要求1所述的一种钣金模具成套钻孔加工的刀具管理方法，其特征在于，所述步骤S3中，刀库填刀具体包括，设刀库剩余刀位数量为g，当前板件未装填刀具数量为k；

当g>0时，刀库刀位未满，按工序清单顺序进行填刀，若某个工序需要的刀具已经安装在刀库时，则跳过此刀，直至k＝0当前板件工序清单中刀具装填完毕或g＝0刀库装满；

若k＝0当前板件工序清单中刀具装填完毕，则直接进入CNC加工；

若g＝0刀库刀位填满，但是k>0当前板件工序清单仍有刀具需要装填，对刀库和剩余未装填的刀具进行分级。

5.根据权利要求3所述的一种钣金模具成套钻孔加工的刀具管理方法，其特征在于，所述步骤S3中，刀具分级具体包括，当刀具为当前板件未完成工序所需要刀具时，将该刀具等级设为1级；当刀具为下一块板件加工所需要刀具时，该刀等级设为2级，刀具为再下一块板件加工所需刀具时设为3级……，依次对刀具进行分级，1级刀为最高级刀具，后续加工不需要使用的刀具为最低级，当刀具同时具有多个等级，取最高的等级，同一等级刀具根据加工清单顺序确定装填优先级。

6.根据权利要求3所述的一种钣金模具成套钻孔加工的刀具管理方法，其特征在于，所述步骤S3中，换刀步骤具体包括，判断刀库中刀具的优先级是否高于剩余未装填刀具，若刀库中刀具的优先级都高于或等于剩余未装填刀具，则进入模具加工阶段；若不满足，则需对刀库进行选择换刀；从高到低等级对刀具进行选择换刀，使用高等级刀具换下低等级刀具，完成选择换刀后，进入刀具寿命预测程序。

7.根据权利要求1所述的一种钣金模具成套钻孔加工的刀具管理方法，其特征在于，所述步骤S4中，计算每把刀具执行当前一套程序后的寿命损耗ΔN，与刀具编码中存储的刀具寿命N进行对比，判断每一把刀具的N-ΔN是否大于0，是否有刀具达到寿命；

若刀库内刀具都满足N-ΔN>0，未达到寿命，则进行CNC加工；

若某些刀具N-ΔN<0，刀具达到寿命，不满足加工要求，判断使用新刀是否满足N-ΔN>0，新刀满足需求时，直接用新刀更换此刀；

如果更换新刀N-ΔN<0，仍然不满足此工序需求，对刀库刀位进行判断，若g>0，CNC刀库有空位，直接在刀库中添加满足需求数量的相同类型刀具；

若g＝0，CNC刀库无空位，则分配相同的加工任务，将剩余刀具加入后续剩余需装填刀具中，然后进行CNC加工。

8.根据权利要求1所述的一种钣金模具成套钻孔加工的刀具管理方法，其特征在于，所述步骤S5中，一套程序加工后，若k>0，当前板件存在需要装填的刀具，返回进行刀具选择换刀，继续进行CNC加工。若k＝0，无需装填刀具，则进入下一块板件工序加工。

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