CN115091245B - 一种cnc机床机外供刀换刀方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种CNC机床机外供刀换刀方法，包括机床处理步骤、刀库处理步骤和机械手工作步骤，通过采用这三个步骤，能够实现外置带有充足量刀具组合体的外置刀库，并且将机床的刀具需求信息与外置刀库关联，然后通过机械手夹住相应刀具组合体进行换刀，减少机床刀库中刀具组合体闲置，实现外置刀库少量刀具组合体同时适应多台机床加工的情况，由此节约成本并提高效果。

Description

一种CNC机床机外供刀换刀方法

技术领域

本发明涉及数控机床换刀方法的技术领域，具体涉及一种CNC机床机外供刀换刀方法。

背景技术

机床刀具换刀是机加工过程很常见的工序，在数控机床中，通常会把刀具和刀头的整体合称为一个组合体，其中该组合体中刀头是可以重复循环使用，而刀具则是易损耗品，因此刀头可以在上一刀具达到使用寿命后，更换另一刀具。随着科学技术的不断进步，CNC机床内设置了用于放置组合体的刀库，然后机床控制系统控制机头将机头上组合体放回刀库，然后在该刀库上更换另一组合体至机头上，从而实现自动换刀的功能。

而现有的机床中刀库中用于放置组合体的位置数量有限，而根据零部件的加工工艺有时候会需要上百把刀具，才能将零部件从原始的毛坯加工成相应零件体。而现有的机床由于空间使用的局限性同时为了节约制造成本，因此机床的刀库中通常设计20至40个组合体安装位置。由此可见，当加工工序较多的零部件，所需的加工刀具也会增加，由此出现机床内刀库中组合体不够使用的情况。因此在机床加工一半后，需要停机，然后通过人工的方式按照程序设定顺序，有序更换刀库中组合体，然后再启动机床继续进行加工，故而会出现加工效率降低的问题。

另外的，加工工厂中机床设备的数量通常数量较多，加工时则会有部分刀具组合体在机床的刀库内闲置，假若每台的机床设备中的刀库均设置足够量的组合体安装位置，并且配备足够量的组合体，且组合体价格昂贵，因此会导致成本极高。且现有技术中尚未存在一种供刀换刀方法，能够通过适量的组合体，便可以适应多台机床同时加工不同零部件时的换刀工作，并且无需在加工过程中进行停机更新刀库刀具。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种CNC机床机外供刀换刀方法，能够通过外置带有充足量刀具组合体的外置刀库，并且将机床的刀具需求信息与外置刀库关联，然后通过机械手夹住相应刀具组合体进行换刀，减少机床刀库中刀具组合体闲置，实现外置刀库少量刀具组合体同时适应多台机床加工的情况，由此节约成本并提高效果。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种CNC机床机外供刀换刀方法，包括以下步骤：

机床处理步骤：机床获取其加工工件的加工工序信息和机头安装的刀具寿命信息，当机床的加工工件进入下一加工工序或安装的刀具达到使用寿命时，机床向机械手和刀库发送刀具请求信息；

刀库处理步骤：刀库获取相应的刀具请求信息后，然后判断刀库中是否存在所需的刀具，如若存在，则向机械手发送存在所需刀具的信息，如若不存在，则在刀库显示屏显示缺少相应所需刀具的信息；

机械手工作步骤：机械手获取刀库发送的存在机床所需相应刀具的信息后，机械手通过其机械臂安装的读写器，扫描刀库中的每一把刀具组合体上的数据芯片，然后将数据芯片中存储的该刀具的信息与机床所需的刀具信息相匹配，当两者的信息匹配一致时，机械手抓取该刀具组合体，并且安装在机床的机头上。

进一步得，在机床处理步骤中，当机床的加工工件进入下一加工工序时，机床根据加工工序信息获取下一加工工序时所需要的刀具组合体信息，然后机床向机械手和刀库发送需要该刀具组合体的刀具请求信息；当机床安装的刀具达到使用寿命时，机床向机械手和刀库发送需要同一类型刀具组合体的刀具请求信息。

进一步得，在刀库处理步骤中，根据刀库显示屏上显示的缺少相应所需刀具的信息，在将相应刀具组合体放置在刀库的刀架上之前，将组装好的刀具组合体安装在对刀仪上进行测量，对刀仪获取该刀具组合体的刀具大小信息、刀具伸出长度信息、等其他测量信息，在对刀仪测量完成后，将该刀具组合体上的数据芯片与对刀仪的读写器对准，利用对刀仪的读写器将该刀具组合体的测量信息写入其数据芯片内；然后将该通过对刀仪写入其测量信息的刀具组合体在刀库上进行入库登记后，放置在刀库的刀架上。

进一步得，当机床的加工工件进入下一加工工序时，机床还向机械手发送取出机头上刀具组合体的下料信息，机械手判断当前机床机头上的刀具组合体上的刀具是否达到使用寿命，如若达到使用寿命，则通过机械手的机械臂抓取该刀具组合体后放置在待处理区的刀架上；如果未达到使用寿命，则通过机械手的机械臂抓取该刀具组合体，放置在对刀仪上进行测量，同时利用对刀仪获取该刀具组合体的测量信息，同样利用对刀仪将获取测量信息写入刀具组合体的数据芯片后进行更新；同样将该刀具组合体在刀库上进行入库登记后，放置在刀库的刀架上。

进一步得，在入库登记过程中，将该通过对刀仪写入其测量信息的刀具组合体的数据芯片与刀库的读写器对准，刀库通过读写器获取该刀具组合体的编号信息和刀具测量信息，然后存储在刀库的数据库内，然后将刀具放置在刀库的刀架上。

进一步得，在机械手工作步骤过程中，机械手抓取机床所需刀具的刀具组合体后，向刀库发送出刀登记信号，然后将刀具组合体的数据芯片与刀库的读写器对准，刀库获取该刀具组合体的编号信息后，将该编号信号连带的相关信息从刀库的数据库中移除，然后更新数据库的存储信息。

进一步得，在对刀仪对刀具组合体的刀具测量完成后，利用对刀仪的读写器向该刀具组合体的数据芯片内写入信息时，判断该刀具组合体是新组装完成或是通过机械手从机床上取出，

如若该刀具组合体是新组装完成的，则通过对刀仪的读写器向刀具组合体的数据芯片内根据刀具类型写入刀具使用寿命时间信息；

如若该刀具组合体是通过机械手从机床上取出的，则获取相应机床上对应该刀具组合体的当前加工工序中实际的加工时间，然后通过对刀仪的读写器向刀具组合体的数据芯片内写入刀具组合体使用寿命时间减少的信息，具体使用寿命减少的信息为相应机床上对应该刀具组合体的当前加工工序中实际的加工时间，然后更新该刀具组合体的刀具使用寿命。

进一步得，所述机床的数量为多个，所述刀库和机床之间设置有轨道，若干所述机床位于所述轨道的同一侧，且沿所述轨道的长度方向间隔排布设置，且所述机床的换刀位置朝向所述轨道设置，所述机械手与所述轨道滑动连接。

进一步得，在机床处理步骤中，机床提前一段时间获取机床的加工工件进入下一加工工序或安装的刀具达到使用寿命，进而机床获取加工工件下一加工工序所需的刀具及其所需加工时间，同时获取该达到使用寿命的刀具组合体对应的加工工序剩余的所需加工时间；

根据获取的所需的刀具类型信息以及该刀具对应机床中的相应的加工工序的加工时间，机床向机械手和刀库发送刀具请求信息，刀库根据接收的请求信息以及相应所需的刀具信息后，刀库将其数据库中存储的刀具组合体的刀具的种类信息和刀具的剩余使用寿命信息分别与所需刀具的种类信息和刀具所需加工时间相匹配；

首先判断刀库中是否存在相应刀具种类的刀具，如若存在相应刀具种类的刀具，则获取刀库中所有种类相同的刀具组合体的刀具信息，然后进行刀具剩余使用寿命的判断；如若不存在相应刀具种类的刀具时，则刀库显示屏显示缺少机床所需的相应刀具组合体，并且附带所需刀组组合体的刀具种类信息和刀具所需加工时间信息；

在上述刀库系统判断刀库是否存在相同种类刀具的过程中，当获取刀库中所有种类相同的刀具组合体的刀具信息后，进行刀具剩余使用寿命的判断过程中，判断获取的刀具组合体的刀具信息中，是否存在刀具的剩余使用寿命大于刀具所需加工时间的情况，

如若存在刀具的剩余使用寿命大于刀具所需加工时间的情况，则获取刀具剩余使用寿命大于刀具所需加工时间且与所需刀具的种类相同的所有刀具信息，然后将该获取的所有刀具信息发送至机械手，并且替换机械手获取的机床送达的刀具请求信息中机床所需的刀具信息；

如若不存在刀具的剩余使用寿命大于刀具所需加工时间的情况，则刀库显示屏显示缺少机床所需的相应刀具组合体，并且附带所需刀组组合体的刀具种类信息和刀具所需加工时间信息；

机械手获取与机床所需刀具信息匹配的刀库内刀具组合体的刀具信息后，根据获取的更新的所需刀具信息，机械手通过其机械臂安装的读写器，扫描刀库中的每一把刀具组合体上的数据芯片，当所扫描的刀具组合体的数据芯片记录的刀具信息与机械手获取的所需刀具信息一致时，机械手抓取该刀具组合体，并安装在相应机床的机头上。

进一步得，当多台机床在同一时间段内向机械手和刀库发送刀具类型相同而所需加工时间不同的刀具请求，刀库根据每一机床所需的刀具信息与其数据库内存储的刀具组合体的刀具信息相匹配，然后获得刀库中存储的刀具组合体的刀具信息与同一机床所需刀具信息相匹配的一个或多个刀具的刀具信息，然后将获得的一个或多个刀具作为对应该机床的一个数据集合，由此对应多台机床形成多组数据集合；

接着将子集数量最小的数据集合对应的机床信息和每一子集所记载的刀具信息发送至机械手，机械手通过其机械臂上的读写器扫码获取对应该数据集合中其一子集的刀具信息后，抓取与该刀具信息相应的刀具组合体，然后在刀库上进行出刀登记，然后更新刀库的数据库中存储的刀具信息，同时更新数据集合的子集所记载的刀具信息，然后机械手将抓取的刀具组合体安装相应的机床机头上；同样的按照此操作直至完成所有机床刀具更换操作。

本发明具有如下有益效果：

1.一种CNC机床机外供刀换刀方法，旨在于能够通过外置带有充足量刀具组合体的外置刀库，并且将机床的刀具需求信息与外置刀库关联，然后通过机械手夹住相应刀具组合体进行换刀，减少机床刀库中刀具组合体闲置，实现外置刀库少量刀具组合体同时适应多台机床加工的情况，由此节约成本并提高效果。故而通过机床处理步骤、刀库处理步骤和机械手工作步骤，其中机床处理步骤用于根据加工工件的加工工序信息，在进去下一加工工序且需要更换刀具时，或者机床的机头处安装的刀具组合体的刀具达到使用寿命需要更换刀具时，则向机械手和刀具发送刀具请求信息，以便于刀库和刀具进行下一步的判断和抓取操作。在刀库处理步骤主要是根据机床所需的刀具信息，然后判断刀库中是否存在相应的所需刀具，如果存在，则向机械手发送存在相应刀具的信息，以便于机械手进行后续的抓取操作，如果不存在，则在显示屏显示缺少对应所需刀具的信息，以便于工作人员及时向刀库中补充相应的所需刀具组合体。在机械手工作步骤中，机械手根据获取刀库所发送的相应机床所需相应刀具的信息后，由于刀库用于放置刀具组合体的刀位是以立式架的形式呈现的，因此机械手可以通过移动其机械臂，使得机械臂上的读写器扫过刀库上的每一刀具组合体上的数据芯片，读写器在扫描刀具组合体的数据芯片时，同时读取数据芯片中存储的刀具信息，以便于将数据芯片的刀具信息与机床所需的刀具信息相比较匹配，当匹配比较的两者信息一致时，则利用机械手抓取该刀具组合体并安装在相应机床的刀头上。

2.由此可以看出，通过在机床外设立用于独立放置多种刀具组合体的刀库，从而替代现有技术中机床自带的刀架，在机床控制系统的控制作用下，实现自动换刀的方式，本发明的机外换刀方式能够较实现较多刀具或刀具组合体的换刀操作，同时减少由于机床刀架放置位置有限而出现停机的情况，由此实现提高工作效率的作用。与此同时，本发明的机外供刀换刀方法除了能够根据加工工序判断换刀时机，还能够根据刀具的使用寿命判断换刀时机，从而实现基于加工工序连续加工而对加工工件造成损坏的情况。

附图说明

图1为本发明的整体方法流程图。

图2为本发明的机床处理步骤和机械手工作步骤中的入库登记过程流程图。

图3为本发明的刀库出刀登记流程图。

图4为本发明的整体方法的细化流程图。

图5为本发明中涉及多台机床同时需求同一类型刀具换刀时的处理方法流程图。

图6为发明涉及的整体机械结构示意图。

图中：1、机床；2、轨道；3、机械手；4、刀库；5、显示屏；6、对刀仪。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。本说明书中所引用的如“上”、“内”、“中”、“左”、“右”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

参照图6所示，本发明的CNC机床1机外供刀换刀方法的实施，主要建立在CNC机床1和刀库4机械结构的布局上，具体的是，刀库4和机床1之间设置有轨道2，轨道上滑动设置有机械手3，机械手3通过控制电路控制其在轨道2上的滑动情况。同时刀库4的一侧设置有用以测量刀具的对刀仪6。基于上述机械结构，以下详细介绍本发明的CNC机床机1外供刀换刀方法。

参照图1至图6所示，一种CNC机床机外供刀换刀方法，包括以下步骤：

机床处理步骤：机床获取其加工工件的加工工序信息和机头安装的刀具寿命信息，当机床的加工工件进入下一加工工序或安装的刀具达到使用寿命时，机床向机械手和刀库发送刀具请求信息，该请求信息包括机床编号信息和需要用于机床进一步对加工工件进行加工的所需刀具信息；

刀库处理步骤：刀库获取相应的刀具请求信息后，然后判断刀库中是否存在所需的刀具，如若存在，则向机械手发送存在所需刀具的信息，如若不存在，则在刀库显示屏显示缺少相应所需刀具的信息；

机械手工作步骤：机械手获取刀库发送的存在机床所需相应刀具的信息后，机械手通过其机械臂安装的读写器，扫描刀库中的每一把刀具组合体上的数据芯片，然后将数据芯片中存储的该刀具的信息与机床所需的刀具信息相匹配，当两者的信息匹配一致时，机械手抓取该刀具组合体，并且安装在机床的机头上。

具体的，本发明旨在于能够通过外置带有充足量刀具组合体的外置刀库，并且将机床的刀具需求信息与外置刀库关联，然后通过机械手夹住相应刀具组合体进行换刀，减少机床刀库中刀具组合体闲置，实现外置刀库少量刀具组合体同时适应多台机床加工的情况，由此节约成本并提高效果。故而通过机床处理步骤、刀库处理步骤和机械手工作步骤，其中机床处理步骤用于根据加工工件的加工工序信息，在进去下一加工工序且需要更换刀具时，或者机床的机头处安装的刀具组合体的刀具达到使用寿命需要更换刀具时，则向机械手和刀具发送刀具请求信息，以便于刀库和刀具进行下一步的判断和抓取操作。在刀库处理步骤主要是根据机床所需的刀具信息，然后判断刀库中是否存在相应的所需刀具，如果存在，则向机械手发送存在相应刀具的信息，以便于机械手进行后续的抓取操作，如果不存在，则在显示屏显示缺少对应所需刀具的信息，以便于工作人员及时向刀库中补充相应的所需刀具组合体。在机械手工作步骤中，机械手根据获取刀库所发送的相应机床所需相应刀具的信息后，由于刀库用于放置刀具组合体的刀位是以立式架的形式呈现的，因此机械手可以通过移动其机械臂，使得机械臂上的读写器扫过刀库上的每一刀具组合体上的数据芯片，读写器在扫描刀具组合体的数据芯片时，同时读取数据芯片中存储的刀具信息，以便于将数据芯片的刀具信息与机床所需的刀具信息相比较匹配，当匹配比较的两者信息一致时，则利用机械手抓取该刀具组合体并安装在相应机床的刀头上。

由此可以看出，通过在机床外设立用于独立放置多种刀具组合体的刀库，从而替代现有技术中机床自带的刀架，在机床控制系统的控制作用下，实现自动换刀的方式，本发明的机外换刀方式能够较实现较多刀具或刀具组合体的换刀操作，同时减少由于机床刀架放置位置有限而出现停机的情况，由此实现提高工作效率的作用。与此同时，本发明的机外供刀换刀方法除了能够根据加工工序判断换刀时机，还能够根据刀具的使用寿命判断换刀时机，从而实现基于加工工序连续加工而对加工工件造成损坏的情况。

特别说明，机床在需要换刀时会向机械手和刀库发送换刀请求，换刀请求中包括所需的刀具的类型及其他信息，而机械手和刀库在获取该所需的刀具信息后，会协同转化为需要更换带有该刀具信息的刀具组合体，因此在更换的过程中，机械手会抓取带有相应所需刀具信息的刀具组合体进行更换。因此系统传输过程中，传输的信息为刀具信息或者刀具组合体信息时，均是属于同一类型的信息，最终均为转化为带有相应刀具信息的道具组合体信号。

为了对机床处理步骤的过程进一步细化，以便于细化机床在不同换刀情况下，向机械手和刀库所发送的刀具请求信息内容进行区分，进而便于刀库进行后续的详细查询以及机械手进行后续的准确抓取操作。在机床处理步骤中，当机床的加工工件进入下一加工工序时，机床根据加工工序信息获取下一加工工序时所需要的刀具组合体信息，然后机床向机械手和刀库发送需要该刀具组合体的刀具请求信息。当机床安装的刀具达到使用寿命时，机床向机械手和刀库发送需要同一类型刀具组合体的刀具请求信息。

参照图1至图3所示，为了使刀库中存放的刀具组合体上的刀具中相关尺寸信息准确，进而便于刀库系统管理，以及后续机械手能够准确抓取相应的刀具的功能。在刀库处理步骤中，根据刀库显示屏上显示的缺少相应所需刀具的信息，在将相应刀具组合体放置在刀库的刀架上之前，将组装好的刀具组合体安装在对刀仪上进行测量，对刀仪获取该刀具组合体的刀具大小信息、刀具伸出长度信息、等其他测量信息，在对刀仪测量完成后，将该刀具组合体上的数据芯片与对刀仪的读写器对准，利用对刀仪的读写器将该刀具组合体的测量信息写入其数据芯片内；然后将该通过对刀仪写入其测量信息的刀具组合体在刀库上进行入库登记后，放置在刀库的刀架上。

其中，本发明所述的读写器是一种RFID读写器，而对应的数据芯片是一种RFID标签，利用RFID标签作为信息载体实现工序之间的信息交互，从而实现刀具跟踪定位、补正值传递、寿命数据统计、解决认为核对失误、提高可靠性和准备效率。

为了方便机械手抓取刀库中相应的刀具组合体安装在相应机床的机头位置时，可以减少原来安装在相应机床机头位置的刀具组合体造成干扰的情况。当机床的加工工件进入下一加工工序时，机床还向机械手发送取出机头上刀具组合体的下料信息，机械手判断当前机床机头上的刀具组合体上的刀具是否达到使用寿命，如若达到使用寿命，则通过机械手的机械臂抓取该刀具组合体后放置在待处理区的刀架上。如果未达到使用寿命，则通过机械手的机械臂抓取该刀具组合体，放置在对刀仪上进行测量，同时利用对刀仪获取该刀具组合体的测量信息，同样利用对刀仪将获取测量信息写入刀具组合体的数据芯片后进行更新；同样将该刀具组合体在刀库上进行入库登记后，放置在刀库的刀架上。

为了对刀具组合体放回刀库之前的入库登记步骤内容进行细化，从而实现便于刀库对入库的刀具组合体进行管理的作用。在入库登记过程中，将该通过对刀仪写入其测量信息的刀具组合体的数据芯片与刀库的读写器对准，刀库通过读写器获取该刀具组合体的编号信息和刀具测量信息，然后存储在刀库的数据库内，然后将刀具放置在刀库的刀架上。

同样的，由于机械手抓取刀库内相应所需刀具组合体后，刀库则会减少相应刀具组合体的刀具信息，为了实现刀库的数据库存储的刀具组合体的数据信息与实际刀库中的刀具组合体的刀具信息同步且保持一致的状态，从而减少由于数据库信息与实际刀库存放的刀具信息不一致而导致机械手无法正常抓取相应刀具组合体的情况。在机械手工作步骤过程中，机械手抓取机床所需刀具的刀具组合体后，向刀库发送出刀登记信号，然后将刀具组合体的数据芯片与刀库的读写器对准，刀库获取该刀具组合体的编号信息后，将该编号信号连带的相关信息从刀库的数据库中移除，然后更新数据库的存储信息。

参照图1至图4所示，在利用机械手将刀具组合体放入刀库中相应的刀架上之前，为了实现对放入刀库中的刀具组合体的刀具的剩余使用寿命进行识别判断，进而便于后续刀库系统进行管理，同时方便机械手能够较佳的抓取剩余使用寿命的时间与机床相应加工工序的时间相匹配，从而减少换刀次数并且提高加工效率的作用。在对刀仪对刀具组合体的刀具测量完成后，利用对刀仪的读写器向该刀具组合体的数据芯片内写入信息时，判断该刀具组合体是新组装完成或是通过机械手从机床上取出，。

如若该刀具组合体是新组装完成的，则通过对刀仪的读写器向刀具组合体的数据芯片内根据刀具类型写入刀具使用寿命时间信息。如若该刀具组合体是通过机械手从机床上取出的，则获取相应机床上对应该刀具组合体的当前加工工序中实际的加工时间，然后通过对刀仪的读写器向刀具组合体的数据芯片内写入刀具组合体使用寿命时间减少的信息，具体使用寿命减少的信息为相应机床上对应该刀具组合体的当前加工工序中实际的加工时间，然后更新该刀具组合体的刀具使用寿命。

参照图1至图4所示，为了实现机械手在机床和刀库之间移动从而实现多方向多位置搬运刀具的功能。机床的数量为多个，刀库和机床之间设置有轨道，若干机床位于轨道的同一侧，且沿轨道的长度方向间隔排布设置，且机床的换刀位置朝向轨道设置，机械手与轨道滑动连接。

由于机床在更换刀具组合体时，需要经过刀库系统判断数据库中是否存在相应的相匹配的刀具组合体，由于判断过程中涉及刀具类型及尺寸信息，同时还涉及刀具剩余使用寿命的信息，为了使刀具组合体的判断更具逻辑，同时能够提高判断效率。在机床处理步骤中，机床提前一段时间获取机床的加工工件进入下一加工工序或安装的刀具达到使用寿命，进而机床获取加工工件下一加工工序所需的刀具及其所需加工时间，同时获取该达到使用寿命的刀具组合体对应的加工工序剩余的所需加工时间。

根据获取的所需的刀具类型信息以及该刀具对应机床中的相应的加工工序的加工时间，机床向机械手和刀库发送刀具请求信息，刀库根据接收的请求信息以及相应所需的刀具信息后，刀库将其数据库中存储的刀具组合体的刀具的种类信息和刀具的剩余使用寿命信息分别与所需刀具的种类信息和刀具所需加工时间相匹配。

首先判断刀库中是否存在相应刀具种类的刀具，如若存在相应刀具种类的刀具，则获取刀库中所有种类相同的刀具组合体的刀具信息，然后进行刀具剩余使用寿命的判断；如若不存在相应刀具种类的刀具时，则刀库显示屏显示缺少机床所需的相应刀具组合体，并且附带所需刀组组合体的刀具种类信息和刀具所需加工时间信息；

在上述刀库系统判断刀库是否存在相同种类刀具的过程中，当获取刀库中所有种类相同的刀具组合体的刀具信息后，进行刀具剩余使用寿命的判断过程中，判断获取的刀具组合体的刀具信息中，是否存在刀具的剩余使用寿命大于刀具所需加工时间的情况，

如若存在刀具的剩余使用寿命大于刀具所需加工时间的情况，则获取刀具剩余使用寿命大于刀具所需加工时间且与所需刀具的种类相同的所有刀具信息，然后将该获取的所有刀具信息发送至机械手，并且替换机械手获取的机床送达的刀具请求信息中机床所需的刀具信息；

如若不存在刀具的剩余使用寿命大于刀具所需加工时间的情况，则刀库显示屏显示缺少机床所需的相应刀具组合体，并且附带所需刀组组合体的刀具种类信息和刀具所需加工时间信息；

机械手获取与机床所需刀具信息匹配的刀库内刀具组合体的刀具信息后，根据获取的更新的所需刀具信息，机械手通过其机械臂安装的读写器，扫描刀库中的每一把刀具组合体上的数据芯片，当所扫描的刀具组合体的数据芯片记录的刀具信息与机械手获取的所需刀具信息一致时，机械手抓取该刀具组合体，并安装在相应机床的机头上。

参照图1至图6所示，由于本发明中机床的数量较多，因此有时候可能会存在多台设备同时需要同一种类刀具的情况，而这同一种类刀具中可能存在刀具伸出长度不同和刀具剩余使用寿命不同的情况，因此需要对这种情况的方法进行限定，从而实现方法步骤更加流畅，并且整体换刀过程中减少换刀问题出现，并且提高换刀效率的有益效果。当多台机床在同一时间段内向机械手和刀库发送刀具类型相同而所需加工时间不同的刀具请求，刀库根据每一机床所需的刀具信息与其数据库内存储的刀具组合体的刀具信息相匹配，然后获得刀库中存储的刀具组合体的刀具信息与同一机床所需刀具信息相匹配的一个或多个刀具的刀具信息，然后将获得的一个或多个刀具作为对应该机床的一个数据集合，由此对应多台机床形成多组数据集合；

接着将子集数量最小的数据集合对应的机床信息和每一子集所记载的刀具信息发送至机械手，机械手通过其机械臂上的读写器扫码获取对应该数据集合中其一子集的刀具信息后，抓取与该刀具信息相应的刀具组合体，然后在刀库上进行出刀登记，然后更新刀库的数据库中存储的刀具信息，同时更新数据集合的子集所记载的刀具信息，然后机械手将抓取的刀具组合体安装相应的机床机头上；同样的按照此操作直至完成所有机床刀具更换操作。

本发明的实施方式不限于此，按照本发明的上述内容，利用本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还可以做出其它多种形式的修改、替换或组合，均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (9)

1.一种CNC机床机外供刀换刀方法，其特征在于，包括以下步骤：

机床处理步骤：机床获取其加工工件的加工工序信息和机头安装的刀具寿命信息，当机床的加工工件进入下一加工工序或安装的刀具达到使用寿命时，机床向机械手和刀库发送刀具请求信息；

刀库处理步骤：刀库获取相应的刀具请求信息后，然后判断刀库中是否存在所需的刀具，如若存在，则向机械手发送存在所需刀具的信息，如若不存在，则在刀库显示屏显示缺少相应所需刀具的信息；

机械手工作步骤：机械手获取刀库发送的存在机床所需相应刀具的信息后，机械手通过其机械臂安装的读写器，扫描刀库中的每一把刀具组合体上的数据芯片，然后将数据芯片中存储的该刀具的信息与机床所需的刀具信息相匹配，当两者的信息匹配一致时，机械手抓取该刀具组合体，并且安装在机床的机头上；

在机床处理步骤中，机床提前一段时间获取机床的加工工件进入下一加工工序或安装的刀具达到使用寿命，进而机床获取加工工件下一加工工序所需的刀具及其所需加工时间，同时获取该达到使用寿命的刀具组合体对应的加工工序剩余的所需加工时间；

根据获取的所需的刀具类型信息以及该刀具对应机床中的相应的加工工序的加工时间，机床向机械手和刀库发送刀具请求信息，刀库根据接收的请求信息以及相应所需的刀具信息后，刀库将其数据库中存储的刀具组合体的刀具的种类信息和刀具的剩余使用寿命信息分别与所需刀具的种类信息和刀具所需加工时间相匹配；

首先判断刀库中是否存在相应刀具种类的刀具，如若存在相应刀具种类的刀具，则获取刀库中所有种类相同的刀具组合体的刀具信息，然后进行刀具剩余使用寿命的判断；如若不存在相应刀具种类的刀具时，则刀库显示屏显示缺少机床所需的相应刀具组合体，并且附带所需刀组组合体的刀具种类信息和刀具所需加工时间信息；

在上述刀库系统判断刀库是否存在相同种类刀具的过程中，当获取刀库中所有种类相同的刀具组合体的刀具信息后，进行刀具剩余使用寿命的判断过程中，判断获取的刀具组合体的刀具信息中，是否存在刀具的剩余使用寿命大于刀具所需加工时间的情况，

如若存在刀具的剩余使用寿命大于刀具所需加工时间的情况，则获取刀具剩余使用寿命大于刀具所需加工时间且与所需刀具的种类相同的所有刀具信息，然后将该获取的所有刀具信息发送至机械手，并且替换机械手获取的机床送达的刀具请求信息中机床所需的刀具信息；

如若不存在刀具的剩余使用寿命大于刀具所需加工时间的情况，则刀库显示屏显示缺少机床所需的相应刀具组合体，并且附带所需刀组组合体的刀具种类信息和刀具所需加工时间信息；

机械手获取与机床所需刀具信息匹配的刀库内刀具组合体的刀具信息后，根据获取的更新的所需刀具信息，机械手通过其机械臂安装的读写器，扫描刀库中的每一把刀具组合体上的数据芯片，当所扫描的刀具组合体的数据芯片记录的刀具信息与机械手获取的所需刀具信息一致时，机械手抓取该刀具组合体，并安装在相应机床的机头上。

2.如权利要求1所述的一种CNC机床机外供刀换刀方法，其特征在于：在机床处理步骤中，当机床的加工工件进入下一加工工序时，机床根据加工工序信息获取下一加工工序时所需要的刀具组合体信息，然后机床向机械手和刀库发送需要该刀具组合体的刀具请求信息；当机床安装的刀具达到使用寿命时，机床向机械手和刀库发送需要同一类型刀具组合体的刀具请求信息。

3.如权利要求2所述的一种CNC机床机外供刀换刀方法，其特征在于：在刀库处理步骤中，根据刀库显示屏上显示的缺少相应所需刀具的信息，在将相应刀具组合体放置在刀库的刀架上之前，将组装好的刀具组合体安装在对刀仪上进行测量，对刀仪获取该刀具组合体的包括刀具大小信息、刀具伸出长度信息的其他测量信息，在对刀仪测量完成后，将该刀具组合体上的数据芯片与对刀仪的读写器对准，利用对刀仪的读写器将该刀具组合体的测量信息写入其数据芯片内；然后将该通过对刀仪写入其测量信息的刀具组合体在刀库上进行入库登记后，放置在刀库的刀架上。

4.如权利要求3所述的一种CNC机床机外供刀换刀方法，其特征在于：当机床的加工工件进入下一加工工序时，机床还向机械手发送取出机头上刀具组合体的下料信息，机械手判断当前机床机头上的刀具组合体上的刀具是否达到使用寿命，如若达到使用寿命，则通过机械手的机械臂抓取该刀具组合体后放置在待处理区的刀架上；如果未达到使用寿命，则通过机械手的机械臂抓取该刀具组合体，放置在对刀仪上进行测量，同时利用对刀仪获取该刀具组合体的测量信息，同样利用对刀仪将获取测量信息写入刀具组合体的数据芯片后进行更新；同样将该刀具组合体在刀库上进行入库登记后，放置在刀库的刀架上。

5.如权利要求4所述的一种CNC机床机外供刀换刀方法，其特征在于：在入库登记过程中，将该通过对刀仪写入其测量信息的刀具组合体的数据芯片与刀库的读写器对准，刀库通过读写器获取该刀具组合体的编号信息和刀具测量信息，然后存储在刀库的数据库内，然后将刀具放置在刀库的刀架上。

6.如权利要求5所述的一种CNC机床机外供刀换刀方法，其特征在于：在机械手工作步骤过程中，机械手抓取机床所需刀具的刀具组合体后，向刀库发送出刀登记信号，然后将刀具组合体的数据芯片与刀库的读写器对准，刀库获取该刀具组合体的编号信息后，将该编号信号连带的相关信息从刀库的数据库中移除，然后更新数据库的存储信息。

7.如权利要求4所述的一种CNC机床机外供刀换刀方法，其特征在于：在对刀仪对刀具组合体的刀具测量完成后，利用对刀仪的读写器向该刀具组合体的数据芯片内写入信息时，判断该刀具组合体是新组装完成或是通过机械手从机床上取出，

如若该刀具组合体是新组装完成的，则通过对刀仪的读写器向刀具组合体的数据芯片内根据刀具类型写入刀具使用寿命时间信息；

如若该刀具组合体是通过机械手从机床上取出的，则获取相应机床上对应该刀具组合体的当前加工工序中实际的加工时间，然后通过对刀仪的读写器向刀具组合体的数据芯片内写入刀具组合体使用寿命时间减少的信息，具体使用寿命减少的信息为相应机床上对应该刀具组合体的当前加工工序中实际的加工时间，然后更新该刀具组合体的刀具使用寿命。

8.如权利要求1所述的一种CNC机床机外供刀换刀方法，其特征在于：所述机床的数量为多个，所述刀库和机床之间设置有轨道，若干所述机床位于所述轨道的同一侧，且沿所述轨道的长度方向间隔排布设置，且所述机床的换刀位置朝向所述轨道设置，所述机械手与所述轨道滑动连接。

9.如权利要求1所述的一种CNC机床机外供刀换刀方法，其特征在于：当多台机床在同一时间段内向机械手和刀库发送刀具类型相同而所需加工时间不同的刀具请求，刀库根据每一机床所需的刀具信息与其数据库内存储的刀具组合体的刀具信息相匹配，然后获得刀库中存储的刀具组合体的刀具信息与同一机床所需刀具信息相匹配的一个或多个刀具的刀具信息，然后将获得的一个或多个刀具作为对应该机床的一个数据集合，由此对应多台机床形成多组数据集合；

接着将子集数量最小的数据集合对应的机床信息和每一子集所记载的刀具信息发送至机械手，机械手通过其机械臂上的读写器扫码获取对应该数据集合中其一子集的刀具信息后，抓取与该刀具信息相应的刀具组合体，然后在刀库上进行出刀登记，然后更新刀库的数据库中存储的刀具信息，同时更新数据集合的子集所记载的刀具信息，然后机械手将抓取的刀具组合体安装相应的机床机头上；同样的按照此操作直至完成所有机床刀具更换操作。