CN115256005A - 加工中心随机换刀式刀库大小刀直接交换方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种加工中心随机换刀式刀库大小刀直接交换方法，采用大小刀直接交换方法，ATC无需借助空刀就能直接进行大小刀具交换，不但可以将之前每1把大小刀交换耗费的30秒时间省掉，而且能进行刀库刀具的自动排刀；一个加工循环中大小刀具交换次数越多，效果越显著。
Description
技术领域
本发明涉及加工中心技术领域，具体涉及一种加工中心随机换刀式刀库大小刀直接交换方法。
背景技术
随着产品的更新换代速度加快和竞争的日益加剧，加工节拍已成为评价柔性生产线性能的重要指标。虽然影响加工节拍的因素较多，但加工中心的自动换刀系统ATC(AutoTools Change)的换刀时间长短是其最直接的因素。因此缩短ATC换刀时间将会直接缩短加工节拍，提升加工中心竞争能力。
目前刀库带刀套的加工中心ATC常用的换刀方式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，刀具与刀套一一对应，一旦将刀具安装到刀套里后，刀具的位置就固定下来了，比较适合于单一品种的零件加工。对于配置有大小直径刀具的加工中心(大直径的刀具：在刀库中所占位置大于1个刀套位，相邻刀套不能装任何刀具，为了描述方便，称为大刀；小直径的刀具：在刀库中所占位置小于1个刀套位，相邻刀套可以装小直径的刀具，为了描述方便，称为小刀)，ATC换刀时，大小刀具能直接交换，换回刀库侧的刀具系统先将它还回原刀套处，再预调下一把刀具。
随机换刀，刀具在刀库中的位置并不固定，排放位置比较灵活，其排放顺序可以做到与任一产品的加工工序顺序排成一致，比较适合于多品种、多工序内容的零件加工。与固定地址换刀相比，其优势是：1)刀库中的刀具顺序可以编制NC程序进行自动重排，预调刀具时刀库移动路径最短，效率最高，2)预调刀时少了刀库侧的刀具先回原刀套处的动作，能节省刀具的还刀时间。劣势是：对于配置有大小刀的加工中心，由于大小刀在刀库中的占位大小不同，因此ATC换刀时，大小刀是不能直接交换，否则大刀放回到刚才被交换的小刀所在的刀套位，就会与相邻的刀具发生干涉，直接撞坏刀具和刀套。目前的方法是：将刀库分成小刀区和大刀区两个区域，ATC换刀时，相同区域的刀具能进行随意交换。但是，当遇到不同区域的刀具进行交换时，需先将主轴上的刀具还回原刀具区，再调用不同区域的刀具换到主轴上，以此来实现大小刀具的间接交换。尽管此办法已经解决了大小刀具交换时发生干涉的问题，但是付出了不小的代价，那就是每进行一次大小刀具交换，ATC交换由之前的1次变成了2次，且刀库不能预调下一把刀具，刀库还刀与调刀时，机床一直没有进行加工，处于等待状态。因此换一次大小刀具的时间会在标准换刀时间上增加15秒左右。生产线中的一个加工循环，由于大刀要发生交换到主轴与还回刀库两次大小刀具交换过程，因此有1把大小刀交换，加工节拍就会增加30秒左右。当一个加工循环有2把及2把以上的大小刀具交换时，加工节拍就会以30秒左右的频次往上增加。这在柔性生产线上是非常致命的。
发明内容
为解决以上问题，本发明提供一种加工中心随机换刀式刀库大小刀直接交换方法，实现大小刀具直接交换，消除掉每1把大小刀交换所耗费的30秒时间。
本发明采用的技术方案是：一种加工中心随机换刀式刀库大小刀直接交换方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)、根据刀具直径大小将刀具定义为大刀号与小刀号两种类型的刀具；
(2)、在原有刀库中卸掉1个刀套；
(3)、改变大小刀的换刀算法。
作为优选，所述步骤(1)的具体步骤为：根据刀具直径大小将刀具定义为大刀号与小刀号，并在加工中心的刀具注册表中进行一一注册，大刀在刀库中占2个以上的刀套位，其相邻位置不安装刀具。
作为优选，所述步骤(2)的具体步骤为：在原有刀库中卸掉1个刀套，使该位置成为空刀套位，空刀套不能安装刀具，但是它是大小刀交换时调用与还放不同类型刀具的唯一桥梁。
作为优选，所述步骤(2)的具体步骤为：
a、大刀与小刀交换时，ATC先将主轴上的大刀换回刀库侧，换到主轴上的小刀直接执行NC程序进行零件的加工；换回刀库侧的大刀，等数控系统将大刀的空刀套号调到刀库侧后，再将带刀套的大刀一并放到大刀空刀套里；
b、小刀与大刀交换时，ATC先将主轴上的小刀换回刀库侧，换到主轴上的大刀直接执行NC程序进行零件的加工；换回刀库侧的小刀，等数控系统将小刀的空刀套号调到刀库侧后，再将带刀套的小刀一并放到大刀空刀套里；
c、最后将带刀套的小刀一并放到小刀空刀套里。
进一步的，所述空刀套在刀库中需占用一个刀套位，所述空刀套的刀号根据主轴上的刀具类型来改切换刀号。
本发明取得的有益效果是：采用大小刀直接交换方法，ATC无需借助空刀就能直接进行大小刀具交换，不但可以将之前每1把大小刀交换耗费的30秒时间省掉，而且能进行刀库刀具的自动排刀；一个加工循环中大小刀具交换次数越多，效果越显著。
附图说明
图1-2为现有大小刀换刀示意图；
图3为本发明的大小刀换刀示意图；
附图标记：1、大刀；2、小刀；3、空刀。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作更进一步的说明。
如图1所示，现有大小刀换刀ATC进行大小刀具交换时，需分两步完成：1)主轴上的大刀与大刀区的空刀进行交换，交换到刀库侧的大刀还回大刀区；2)执行T指令将小刀调到换刀侧，小刀与主轴上的空刀进行交换。
当遇到不同区域的刀具进行交换时，需先将主轴上的刀具还回原刀具区，再调用不同区域的刀具换到主轴上，以此来实现大小刀具的间接交换。尽管此办法已经解决了大小刀具交换时发生干涉的问题，但是付出了不小的代价，那就是每进行一次大小刀具交换，ATC交换由之前的1次变成了2次，且刀库不能预调下一把刀具，刀库还刀与调刀时，机床一直没有进行加工，处于等待状态。因此换一次大小刀具的时间会在标准换刀时间上增加15秒左右。生产线中的一个加工循环，由于大刀要发生交换到主轴与还回刀库两次大小刀具交换过程，因此有1把大小刀交换，加工节拍就会增加30秒左右。当一个加工循环有2把及2把以上的大小刀具交换时，加工节拍就会以30秒左右的频次往上增加。
本发明的一种加工中心随机换刀式刀库大小刀直接交换方法，采用大刀与小刀直接交换，当前主轴装的是大刀，系统与之对应的是大刀号；刀库侧的刀套内装的小刀，系统与之对应的是小刀号。
数控系统执行换刀指令，ATC将大刀交换到刀库侧，同时将小刀换到主轴上，换刀动作完成后，机床加工区内系统执行NC程序进行零件加工，刀库区系统执行PLC程序进行刀具还刀与预调刀。具体过程是：刀库先将大刀空刀套运行到刀库侧上方，接着推臂将大刀推到大刀空刀套内。大刀被还回大刀区后，PLC程序再执行NC程序发送过来T指令，将下一把将要加工的刀具运行到刀库侧等待当前刀具加工完成后进行换刀。如果当前主轴装的是小刀，要与小刀交换时，换刀方法是一样的，只是刀库区系统执行PLC程序进行刀具还刀与预调刀时，刀库先将小刀空刀套运行到刀库侧上方，接着推臂将小刀推到小刀空刀套内。小刀被还回小刀区后，PLC程序再执行NC程序发送过来T指令。需特别注意的是：刀库中有且只有一个空刀套，其大小空刀套号需采用一定的算法来完成切换。
本发明解决了现有换刀方式下大小刀不能直接交换，而只能借助刀库中的空刀(非空刀套)进行过渡执行两次换刀指令来完成不同类型的刀具交换，且该过程中机床加工区一直不能进行零件加工，处于刀库的还刀、调刀等换刀状态，白白耗费了30秒左右的时间等问题。运用该大小刀直接交换，任何情况下都能完成大小刀具直接交换，不但可以将之前每1把大小刀交换耗费的30秒时间省掉，而且能进行刀库刀具的自动排刀。一个加工循环中大小刀具交换次数越多，效果越显著。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要结构特征。本发明不受上述实例的限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (5)
1.一种加工中心随机换刀式刀库大小刀直接交换方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)、根据刀具直径大小将刀具定义为大刀号与小刀号两种类型的刀具；
(2)、在原有刀库中卸掉1个刀套；
(3)、改变大小刀的换刀算法。
2.根据权利要求1所述加工中心随机换刀式刀库大小刀直接交换方法，其特征在于：所述步骤(1)的具体步骤为：根据刀具直径大小将刀具定义为大刀号与小刀号，并在加工中心的刀具注册表中进行一一注册，大刀在刀库中占2个以上的刀套位，其相邻位置不安装刀具。
3.根据权利要求1所述加工中心随机换刀式刀库大小刀直接交换方法，其特征在于：所述步骤(2)的具体步骤为：在原有刀库中卸掉1个刀套，使该位置成为空刀套位，空刀套不能安装刀具，但是它是大小刀交换时调用与还放不同类型刀具的唯一桥梁。
4.根据权利要求1所述加工中心随机换刀式刀库大小刀直接交换方法，其特征在于：所述步骤(2)的具体步骤为：
a、大刀与小刀交换时，ATC先将主轴上的大刀换回刀库侧，换到主轴上的小刀直接执行NC程序进行零件的加工；换回刀库侧的大刀，等数控系统将大刀的空刀套号调到刀库侧后，再将带刀套的大刀一并放到大刀空刀套里；
b、小刀与大刀交换时，ATC先将主轴上的小刀换回刀库侧，换到主轴上的大刀直接执行NC程序进行零件的加工；换回刀库侧的小刀，等数控系统将小刀的空刀套号调到刀库侧后，再将带刀套的小刀一并放到大刀空刀套里；
c、最后将带刀套的小刀一并放到小刀空刀套里。
5.根据权利要求3所述加工中心随机换刀式刀库大小刀直接交换方法，其特征在于：所述空刀套在刀库中需占用一个刀套位，所述空刀套的刀号根据主轴上的刀具类型来改切换刀号。
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