CN114310423A - 一种加工单元多刀库联动配置方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种加工单元多刀库联动配置方法，包括以下步骤：步骤一、确定各零件的专用刀型数、通用刀型数和加工时间；步骤二、在确定加工刀具类型及刀型数后，将加工零件分配至各个机床，并在机床刀库内配上与加工零件对应的专用刀具和通用刀具，步骤三、判断单元加工中心所有刀具寿命是否满足对应加工总时间，若不满足则为中央刀库添加相应刀具；步骤四、每次零件加工前判断该机床刀库刀具是否满足加工，满足则正常加工，若不满足加工条件，则从其余刀库中借调相应刀具直至满足生产要求。本发明使刀具备刀可视化，数据化，使刀具需求计算更加精确，能够快速、合理准备刀具。
Description
技术领域
本发明涉及高精密零件的制造加工领域，特别是涉及一种提高效率、节约成本的智能化加工方法及系统，可用于针对多种零件连续加工的加工单元多刀库联动配置方法。
背景技术
加工单元在接收任务单之后，开始安排生产，每种零件或者产品都有各自所需的加工刀型以及对每一种刀型的工时损耗。面向订单生产的制造系统多数会面临一些共同的问题，就是需要在紧张的交货期前完成订单生产任务。由于加工中心刀库刀位的数量都非常有限，然而加工不同零件或者产品所需要的刀型数量都不一样，这时安排加工中心刀库中的刀具类型数量的合理程度直接关系到接下来的生产效率与成本。
在制造业中经常会要求生产一些多品种、中小批量，精度要求较高，零件结构复杂，生产周期长等产品。采用传统生产加工方式，容易导致刀具冗余，无法合理配备刀具等问题的发生，从而造成加工成本过高、生产效率低等现象。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种加工单元多刀库联动配置方法，从刀具需求计划和刀具分派两方面入手解决，合理准备刀具，为各个加工中心分配刀具使生产加工顺利进行，并且达到较高的生产效率。
为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：
一种加工单元多刀库联动配置方法，其中：包括以下步骤：
步骤一、确定各零件的专用刀型数、通用刀型数和加工时间；
步骤二、在确定加工刀具类型及刀型数后，将加工零件分配至各个机床，并在机床刀库内配上与加工零件对应的专用刀具和通用刀具，
步骤三、判断单元加工中心所有刀具寿命是否满足对应加工总时间，若不满足则为中央刀库添加相应刀具；
步骤四、每次零件加工前判断该机床刀库刀具是否满足加工，满足则正常加工，若不满足加工条件，则从其余刀库中借调相应刀具直至满足生产要求。
为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：
步骤一中，确定各零件的专用刀型数、通用刀型数和加工时间的具体方法为：在智能加工单元管控系统中建立所有需要加工工件的工艺数据库，工艺数据库包含每步加工工序的刀具种类及加工时间，读取MES任务单，确定零件种类和任务数，依据标准工艺数据库列出各零件的专用刀型数、通用刀型数和加工时间。
步骤二中，在确定加工刀具类型及刀型数后，判断零件种类是否大于单元加工中心数，若零件种类小于单元加工中心数则配齐所有零件的所有专用刀型及通用刀型，则将加工零件分配至各个机床，并在机床刀库内配上与加工零件对应的专用刀具和通用刀具。
步骤二中，若零件种类小于单元加工中心数，则未分配到零件的单元加工中心的机床刀库配置任务数最大或加急的零件的专用刀具。
步骤二中，在确定加工刀具类型及刀型数后，判断零件种类是否大于单元加工中心数，若零件种类大于单元加工中心数，则需要对任务数前n类加工零件分别配齐所有专用刀型及通用刀型，然后将n类加工零件分配至各个机床，并在机床刀库内配上对应的刀具，其余类型零件配置好专用刀型，并将配置的刀具放于中央刀库，其中，n为机床刀库个数。
步骤四中，若不满足加工条件，则优先从中央刀库调刀，中央刀库没有相应刀具时，再从其他机床刀库借刀，直至满足生产要求。
本发明具有以下特点：
1、根据刀具需求计划使刀具备刀可视化，数据化，使刀具需求计算更加精确，能够快速、合理准备刀具。
2、根据计算得出用刀需求，并可以合理配置使得刀具准备得当且充分利用，合理分配刀具剩余寿命，在不影响加工效率的前提下使用刀具，减少库存浪费。
3、经过刀具配置方案优化可以缩减等刀时间，大幅度提高加工效率，达到较高的系统性能。
4、利用算法对加工中心刀具库进行配置优化，同时考虑机床之间的负荷平衡和机床刀库的利用率，从而达到以较少的刀具高效加工的目的，快速响应用刀需求。
5、从确定刀具选择到刀具布置到相应位置可以通过计算机和机械手来配合完成，完全实现生产加工的智能化，降低工人的劳动强度。
6、更换相似加工任务时通用刀具可以继续使用，只需要更换专用刀具，极大地增加了系统对多品种零件加工的应变能力。
7、刀库配置中区分了通用刀具和专用刀具，合理布置刀具位置，提高了刀具的共享性。
附图说明
图1是本发明方法的总体技术路线。
图2是本发明方法适用的加工单元构造与刀具流动。
图3是本发明方法的具体技术路线。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。
如图2所示，一种液压伺服零件智能加工单元包含一个中央刀库和四台数控机床自身的刀库。该加工单元的特点为各台机床在加工当前工件工序的同时，实现等待输入缓冲区中的下一待加工工序所需外借刀具的释放和运送。所以在基于此的基础上，在加工开始之前准备好刀具，由机械手按照刀柄号运送到相应刀位可以减少之后生产中的调刀次数对生产效率的提升有很大的帮助。首先，基于智能排产获得生产任务单，在企业生产中当过来一批生产任务单时，获取零件种类，任务数，对应的有刀具表，包含刀具种类、用刀时间等。依据零件加工工艺得到各类待加工零件的所用刀型，加工时间，并根据加工过程中的刀具使用频率区分出通用刀具和专用刀具。之后根据总的生产加工时间与刀具实际使用寿命损耗比对，确定各个类型刀具实际配备数目，确保满足加工需要。
具体方法为：在智能加工单元管控系统中建立所有需要加工工件的工艺数据库，其中包含每步加工工序的刀具种类及加工时间，通过读取排产方案即可由程序调取数据库数据得出所需刀具种类及对应加工时间。
在确定加工刀具类型和数目后下一步是合理为加工中心刀库分派刀具，确保机床不发生死锁或等刀时间尽可能短，使各个加工中心负荷相对均衡，得到较好的系统性能。所以基于虚拟刀具库进行刀具分配：首先利用算法将待加工零件和刀具分块，从而构成零件组和刀具集，再将各刀具集刀具分派到某一机床上,由该机床承担相应的零件族的加工，少量机床刀库容量不够，根据路径最优原则可存放于中央刀库或同类机床刀库的空位上，从而达到以较少的刀具高效加工的目的。
该配置优化策略是基于MES任务单为整个单元刀库配刀，相同类型零件分为一组，每类零件所需的加工刀具分为专用刀具和通用刀具两类。
首先判断零件种类与加工中心刀库数量的关系：
若零件种类大于四，则选取任务数前四类零件配齐所有刀型分别放置在各个加工单元中，其余类型零件配置好专用刀型放于中央刀库。
若小于等于加工中心刀库个数，则只需配齐各类零件所有刀型分别放置于各个加工中心刀库，剩余机床刀库配置好任务数最大或加急的待加工零件专用刀具。
综合判断加工单元所有刀具寿命是否满足对应加工总时间，若不满足则需为中央刀库添加相应刀具。最后每次零件加工前需判别该机床刀库刀具是否满足加工，若不满足加工条件，则应该从其余刀库中借调相应刀具直至满足生产要求，且在调刀时优先考虑中央刀库。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种加工单元多刀库联动配置方法，其特征是：包括以下步骤：
步骤一、确定各零件的专用刀型数、通用刀型数和加工时间；
步骤二、在确定加工刀具类型及刀型数后，将加工零件分配至各个机床，并在机床刀库内配上与加工零件对应的专用刀具和通用刀具；
步骤三、判断单元加工中心所有刀具寿命是否满足对应加工总时间，若不满足则为中央刀库添加相应刀具；
步骤四、每次零件加工前判断该机床刀库刀具是否满足加工，满足则正常加工，若不满足加工条件，则从其余刀库中借调相应刀具直至满足生产要求。
2.根据权利要求1所述的一种加工单元多刀库联动配置方法，其特征是：步骤一中，确定各零件的专用刀型数、通用刀型数和加工时间的具体方法为：在智能加工单元管控系统中建立所有需要加工工件的工艺数据库，工艺数据库包含每步加工工序的刀具种类及加工时间，读取MES任务单，确定零件种类和任务数，依据标准工艺数据库列出各零件的专用刀型数、通用刀型数和加工时间。
3.根据权利要求2所述的一种加工单元多刀库联动配置方法，其特征是：步骤二中，在确定加工刀具类型及刀型数后，判断零件种类是否大于单元加工中心数，若零件种类小于单元加工中心数则配齐所有零件的所有专用刀型及通用刀型，则将加工零件分配至各个机床，并在机床刀库内配上与加工零件对应的专用刀具和通用刀具。
4.根据权利要求3所述的一种加工单元多刀库联动配置方法，其特征是：步骤二中，若零件种类小于单元加工中心数，则未分配到零件的单元加工中心的机床刀库配置任务数最大或加急的零件的专用刀具。
5.根据权利要求4所述的一种加工单元多刀库联动配置方法，其特征是：步骤二中，在确定加工刀具类型及刀型数后，判断零件种类是否大于单元加工中心数，若零件种类大于单元加工中心数，则需要对任务数前n类加工零件分别配齐所有专用刀型及通用刀型，然后将n类加工零件分配至各个机床，并在机床刀库内配上对应的刀具，其余类型零件配置好专用刀型，并将配置的刀具放于中央刀库，其中，n为机床刀库个数。
6.根据权利要求5所述的一种加工单元多刀库联动配置方法，其特征是：步骤四中，若不满足加工条件，则优先从中央刀库调刀，中央刀库没有相应刀具时，再从其他机床刀库借刀，直至满足生产要求。
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