CN113560929B - 一种可自由切换的刀库换刀方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种可自由切换的刀库换刀方法，对带刀套刀库的所有刀套分配一固定地址，并一一记录各固定地址下对应的刀套的当前状态，建立固定地址与刀套状态一一对应的刀具表；根据加工中心的所需刀具型号、顺序信息，在刀具表中进行寻址，并将所需刀具按照顺序信息排列在连续的刀套中；刀套的当前状态包括：空——无刀具或刀具号——装载的刀具的型号。本发明采用可自由切换的刀库换刀方法，刀库中的刀具顺序能做到始终与工件加工顺序一致。预呼刀具时，刀具运行的距离最短(只移动一个刀位)，效率最高，加工节拍能缩短5％～20％。刀库容量越大且加工区刀具加工时间越短，效果越显著。
Description
技术领域
本发明属于加工中心技术领域，具体是一种可自由切换的刀库换刀方法。
背景技术
刀库系统有两个重要的技术指标，一是刀库的旋转速度，由于自动换刀系统ATC(Auto Tools Change)的换刀位置是在刀库的某一特定位置，如何让所需刀具快速旋转到换刀位置成了刀库的一个重要的技术指标，这就是刀库的旋转速度，第二就是刀库的自动换刀系统ATC的换刀速度，所需刀具已经定位到了刀库的换刀位置，如何快速的使之与主轴上的刀具完成交换，成了刀库的另一个重要的技术指标，这就是ATC的换刀速度。如今在工业4.0的大趋势下，自动化程度要求越来越高，加工节拍要求分秒必争，在刀库的旋转速度达到机械极限时，如何提高刀库的换刀节拍以及稳定性成了机床厂家不得不面临的棘手问题。
目前配置带刀套刀库的加工中心自动换刀系统(ATC)常用的换刀方法有固定地址换刀和随机换刀两种，在不同场景都有不同程度的应用。固定地址换刀一旦将刀库中的刀具按加工顺序安装好后其刀具顺序就不会打乱，预呼刀具时，刀具运行的距离就会最短(只移动一个刀位)，效率最高，但是只适用于单品种加工，多品种混流加工时，刀库中刀具顺序不能做到与所有工件的加工工序保持一致。随机换刀方法是刀具在刀库中位置不固定，刀具顺序可以自由排列，在不拆卸刀具的情况下可以将刀具顺序调整成与所有工件的加工工序保持一致，但是加工中中心出现异常，刀库顺序容易被打乱，预呼刀具时间就会变长。
如图1所示，刀库中杂乱无序的刀具排列，为了便于说明，以加工2个品种为列，目前一般在2～10个品种不等。刀库中刀具如果按上图顺序排列，无论是加工品种A还是品种B，都会有一部分刀具在预呼时，移动距离会较长，随着加工中心向高速方向快速发展，单工序的加工时间越来越短。这样在加工过程中经常会出现等刀的现象，加工节拍由于预呼刀具时等刀而变长。
针对上述情况，本发明要解决的技术问题有：a、随机换刀方式下刀库中的刀具自动排序；b、如何实现固定地址换刀和随机换刀共存的双模式换刀方式。
发明内容
针对背景技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种刀具呼出时间短、效率高的可自由切换的刀库换刀方法。
为达到上述目的，本发明设计的可自由切换的刀库换刀方法，其特征在于：对带刀套刀库的所有刀套分配一固定地址，并一一记录各固定地址下对应的刀套的当前状态，建立固定地址与刀套状态一一对应的刀具表；根据加工中心的所需刀具型号、顺序信息，在刀具表中进行寻址，并将所需刀具按照顺序信息排列在连续的刀套中；
刀套的当前状态包括：空——无刀具或刀具号——装载的刀具的型号。
优选的，先通过电气系统实时读取刀库中各刀具的存放位置，并将刀具位置信息反馈给数控系统，根据刀具位置信息进行实时判断、处理后，决定各刀具的存放位置，完成刀库中的刀具顺序排列。
进一步优选的，按照加工顺序把刀具号依次赋值到数控系统的宏变量中，电气系统读取当前刀库中的刀具顺序信息，与宏变量中的数据进行比较，随后进行刀具交换，直至刀库中刀具顺序与宏变量中设定顺序一致为止。
优选的，将刀套的固定地址与刀具号一一固定对应，并设定为刀具表的初始值。
进一步优选的，还包括切换按钮，通过切换按钮使刀具表在初始值和其他状态下自由切换。如此实现刀具在随机排刀和固定排刀之间自由切换。
本发明的有益效果是：采用可自由切换的刀库换刀方法，刀库中的刀具顺序能做到始终与工件加工顺序一致。预呼刀具时，刀具运行的距离最短(只移动一个刀位)，效率最高，加工节拍能缩短5％～20％。刀库容量越大且加工区刀具加工时间越短，效果越显著。
附图说明
图1是现有刀库排刀方法
图2是本发明的排刀方法状态一
图3是本发明的排刀方法状态二
具体实施方式
下面通过图2～图3以及列举本发明的一些可选实施例的方式，对本发明的技术方案(包括优选技术方案)做进一步的详细描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
如图2和图3所示，本发明设计的可自由切换的刀库换刀方法，对带刀套刀库的所有刀套分配一固定地址，并一一记录各固定地址下对应的刀套的当前状态，建立固定地址与刀套状态一一对应的刀具表；根据加工中心的所需刀具型号、顺序信息，在刀具表中进行寻址，并将所需刀具按照顺序信息排列在连续的刀套中；刀套的当前状态包括：空——无刀具或刀具号——装载的刀具的型号。
先通过电气系统实时读取刀库中各刀具的存放位置，并将刀具位置信息反馈给数控系统，根据刀具位置信息进行实时判断、处理后，决定各刀具的存放位置，完成刀库中的刀具顺序排列。
按照加工顺序把刀具号依次赋值到数控系统的宏变量中，电气系统读取当前刀库中的刀具顺序信息，与宏变量中的数据进行比较，随后进行刀具交换，直至刀库中刀具顺序与宏变量中设定顺序一致为止。
带刀套刀库的刀套在机械结构上是一个挨着一个排列的，首尾相连形成一个封闭的环形，刀套根据装刀容量依次定义序号，刀套上装夹有刀杯，刀具装夹在刀杯上，在进行刀库管理时会设置一张刀具表，它至少有两栏，一栏是刀套号，依次排序，1～最大值，最大值为装刀容量，本例中为33，固定序号，一栏是对应刀套上的刀具号，刀具号在控制程序中存储在保持型继电器中，可变更，占用2字节，当我们将刀具号的存储地址依次排列，如1号刀套上的刀具号存储在地址一，2字节，2号刀套上的刀具号存储在地址二，2字节，依次类推，这样我们就得到了一份刀具表，然后通过对刀具表进行数据检索，就可以得到任意刀号在刀具表中的顺序号。
如图2所示，当切换A品种时，加工前调用自动排刀程序自动刀库中的刀具顺序排成品种A的加工顺序。这样预呼刀具时，刀具运行的距离最短(只移动一个刀位)，效率最高。
如图3所示，当切换B品种时，加工前调用自动排刀程序自动刀库中的刀具顺序排成品种B的加工顺序。这样预呼刀具时，刀具运行的距离最短(只移动一个刀位)，效率最高。
多个加工品种混流生产，需要切换品种，如上述A品种和B品种，本发明对于这种方式采用随机换刀模式.生产前,将刀库中杂乱无序的刀具按当前品种的加工顺序依次排好，生产A产品先随机换刀把刀具排列成A产品的加工工艺顺序，然后刀库采用固定地址换刀，把刀具位置固定下来，切换B品种亦是如此。
优选的，将刀套的固定地址与刀具号一一固定对应，并设定为刀具表的初始值。在系统中设置切换按钮，通过切换按钮使刀具表在初始值和其他状态下自由切换。如此实现刀具在随机排刀——刀套地址可以对应不同的刀具号和固定排刀——刀套只能对应设定的刀具号之间自由切换。
通常我们将1号刀套对应1号刀具，1号刀套移至刀库的换刀位设定为刀库原位，并且断电重启后刀库位置仍被记忆，无需进行回零操作即可恢复关机前的状态，如此我们将刀库的实际位置坐标值除于一个刀套的移动量即可得到换刀位的刀套号，进而通过对刀号数据表进行数据检索得到换刀位的刀号。
本发明解决现了现有换刀方式下多品种混流加工的柔性生产线中，刀库中刀具顺序无法与各品种的加工顺序保持一致，预呼刀具时出现不同程序的等待，加工节拍变长，效率降低等问题。运用该刀库的换刀方法，更换品种，进入随机换刀模式，系统自动将刀库中杂乱无序的刀具按当前品种的加工顺序依次排好。然后切换固定地址换刀方式，加工过程出现各种异常情况，刀库中的刀具顺序保持不变，达到每次预呼刀具时，刀库移动时间最短(只移一个刀位)，效率最高。
本领域技术人员容易理解，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不以限制本发明，凡在本发明的精神和原则下所做的任何修改、组合、替换、改进等均包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种可自由切换的刀库换刀方法，其特征在于：对带刀套刀库的所有刀套分配一固定地址，并一一记录各固定地址下对应的刀套的当前状态，建立固定地址与刀套状态一一对应的刀具表；根据加工中心的所需刀具型号、顺序信息，在刀具表中进行寻址，并将所需刀具按照顺序信息排列在连续的刀套中；
刀套的当前状态包括：空——无刀具或刀具号——装载的刀具的型号；
先通过电气系统实时读取刀库中各刀具的存放位置，并将刀具位置信息反馈给数控系统，根据刀具位置信息进行实时判断、处理后，决定各刀具的存放位置，完成刀库中的刀具顺序排列；
按照加工顺序把刀具号依次赋值到数控系统的宏变量中，电气系统读取当前刀库中的刀具顺序信息，与宏变量中的数据进行比较，随后进行刀具交换，直至刀库中刀具顺序与宏变量中设定顺序一致为止。
2.根据权利要求1所述的可自由切换的刀库换刀方法，其特征在于：将刀套的固定地址与刀具号一一固定对应，并设定为刀具表的初始值。
3.根据权利要求2所述的可自由切换的刀库换刀方法，其特征在于：设置切换按钮，通过切换按钮使刀具表在初始值和其他状态下自由切换。
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