用于检查和更换切削刀具的自动化系统的制作方法

1.本发明涉及一种用于检测机床的切削刀具磨损状况的自动化系统及其方法。特别地，本发明涉及一种用于自动分析并最终更换金属切削机床的破损和/或磨损的切削刀具的系统和方法。


背景技术：

2.在每个加工过程中，由于刀具和工件之间的相互作用，刀具变得磨损并需要在其断裂之前进行更换，或者通常在刀具状态对加工过程的结果(包括工件的质量)产生负面影响之前进行更换。这种磨损机制的进度取决于许多因素，并表现出显著的差异。在传统的数控机床中，设计加工工艺以避免为更换机器刀具库中的刀具而造成不必要的停顿。
3.数控编程人员为工件材料和所需工艺(即钻孔、镗孔、铣削等)准确地选择合适的刀具，以使刀具的寿命长于加工的持续时间。以这种方式，刀具在加工过程中保持其几何和机械性质，并因此使刀具在切削过程中的性能保持一致。在应用此程序时，刀具库中的刀具不必在加工过程中更换，而是仅在加工结束时进行更换。
4.在某些情况下，每当工艺过长或工件材料难以切削时，无法找到寿命长于工艺持续时间的刀具；在这种情况下，为了确保工艺的连续性，会使用一个或多个姊妹刀具。姊妹刀具在此倾向于作为与原始刀具相同的刀具；这些姊妹刀具存放在刀具库中，并且当原始刀具在加工过程中变得磨损时，机床会从刀具库中取出姊妹刀具并用其代替原始刀具，以保证加工过程的连续性。
5.通常，在加工过程中不检查原始刀具的状态；事实上，刀具的寿命仅根据刀具制造商提供的信息进行估算，并在加工过程的设计阶段进行验证。
6.在这种设计阶段(通常是反复地)，数控编程人员使用计算机辅助制造(cam)软件来模拟该过程，并在加工之后验证刀具的性能和工件的质量。通过一系列测试，编程人员检查刀具在工艺条件(其控制刀具何时磨损)下的实际寿命。根据从cam检索到的信息、综合经验和已完成的测试，选择正在设计的工艺中使用的刀具的寿命，使寿命有时会是固定参数，这意味着其之后不再更改。
7.刀具的寿命定义了刀具在被更换之前可以在加工中使用多长时间。刀具的寿命是重要的参数，因为它必须确保刀具被充分使用以避免过早报废从而使工艺成本最小化，同时必须确保它不会被过度使用，导致与刀具磨损和破损相关的所有问题。这在实践中意味着，出于安全原因，与可能得至于特定的刀具的实际寿命相比，数控编程人员分配的寿命往往是保守值，其低于标称刀具寿命(即刀具制造商指定的)。
8.一旦编程人员选择了刀具的寿命并且工艺可靠，则设计阶段结束，生产阶段开始。在生产阶段，刀具一旦达到其寿命(编程人员指定的寿命)，就会被系统地更换。
9.在本领域中已知有几种用于刀具更换的策略，但所有这些策略都涉及手动过程。更换可在以下时期中完成，例如，(i)在工作轮换期间(在生产期间，使用另一把刀具或操作姊妹刀具时)；(ii)在机器的所有使用的刀具变换时的预定时间(清空整个刀具库并重新装
满新刀具)；(iii)在工作轮换结束时，如果姊妹刀具的数量足够多以确保在整个工作轮换期间连续运行；及其它情况。在任何情况下，操作员必须从机器中取出磨损的刀具并用新刀具来更换它。
10.如今，机械加工公司采用了多种策略来最大限度地延长刀具寿命并降低总体刀具成本。
11.作为相关的现有技术文献，us2018299865a1公开了一种在数控中实现，用于监视和控制运行期间的机床刀具的方法，其包括对由包含有关刀具状态(刀具破损、刀具磨损)的信息的不同来源提供的信号进行评估，以及通过专用数控程序执行适当的反作用。公开了一种作为潜在的信息源的相机，通过可由数控触发的机器人来移动该相机，以评估刀具的状态。
12.de102012106139(a1)描述了一种检测刀具磨损的方法，包括通过光学设备将刀具的实际状态与原始状态进行比较。该文献包括对用于实施该方法的设备的描述，该设备包括必须垂直于待检查表面定位的照相机；可以在不使用刀具时进行检查，并且可以将该照相机放置在刀具库中。该文献还提到，在用固体、液体和气体装置，或适当的图像处理软件过滤器以校正图片之前，必须清洁刀具。该系统可以与机床的数控交互，以将图片与加工中使用的刀具切削参数相关联，并在刀具磨损时更换刀具。有关刀具原始形状及其磨损过程的信息可以存储在数据库中。
13.de102014104581a1提出了一种类似于de102012106139中提出的刀具磨损监测方法，提供了有关磨损分析技术的更多细节，包括通过多相机和条纹投影方法进行的颜色分析和体积分析。检查时将刀具夹在刀架上，并且可用氢氧化钠溶液和专用刀具进行清洗。
14.此外，jp6203864b2描述了一种自动切削系统，其使用可更换的圆刀片类型的切削刀具，并配备有读取加工程序的控制装置、用于存储服务寿命测试数据和刀具数据的数据库、以及用于刀具圆刀片旋转的自动化系统，该自动化系统包括用于松开刀具螺钉的刀具螺钉松开机构、用于旋转刀具刀片的刀具旋转机构以及用于控制刀具刀片螺钉松开机构和刀具旋转机构的控制装置。照相机用于检测刀具插入位置和确认刀具磨损。
15.jp2012006119a详细描述了一种精确调整圆刀片切削刀具的旋转位置的系统；该系统包括用于旋松刀具刀片并在旋转后将其旋回的装置。
16.在大批量和苛刻的加工条件下，切削刀具经常会在生产班次期间磨损；即使是小批量，即材料难以加工时，也会发生这种情况。出于这个原因，大多数公司定期更换磨损的刀具。刀具更换过程通常是完全手动的过程，它需要的时间和精力与要更换的刀具数量成比例，并且与为去除刀具切削部分所需的拆卸量密切相关。时间和精力可以量化为制造成本，特别是劳动力成本，尽管劳动力成本很高，但对于所有机械加工公司来说都是必要的。
17.除此费用外，企业还需承担与刀具意外破损相关的其它费用；除刀具成本之外，刀具破损的后果可能包括零件损坏甚至机器损坏，这种情况只是偶尔发生，但发生性也可能非常高，并因此是不期望的。除更换磨损或损坏的机器零件的维护成本外，刀具破损的后果可能包括损坏零件的报废、或刀具在到达寿命前磨损所需的返工。
18.因此，本发明的目的在于提供一种用于自动检查机床中刀具磨损状态，从而在不干扰加工过程的情况下延长刀具寿命的装置和方法。


技术实现要素：

19.在第一方面，本发明涉及一种用于检测诸如权利要求1中所述的机床的刀具刀片的磨损状况的系统。
20.本技术的申请人实际上已经发现，通过一种用于检测机床的切削刀具刀片的磨损状况的系统，可以有效且可靠地解决上述技术问题，每个切削刀具刀片都容纳在机床刀具库(machine tool magazine)中刀架的相应的刀具主体中，或容纳在适于安全地处理所述刀架的受限空间中，其中该系统包括：
21.‑
操纵装置，其能够从所述机床刀具库或从所述受限空间中，拾取所述刀架中的一个，所述刀架容纳待进行磨损检查的一个或多个刀具刀片；
22.‑
与机床分离的支撑件，其能够稳定地保持所述拾取的刀架；
23.‑
检查装置，其能够检测与容纳在拾取的刀架中的一个或多个切削刀具刀片相关的磨损状况数据；
24.‑
数据管理平台，其能够收集关于每个所述检查的切削刀具刀片的所述检测到的磨损状况数据；
25.‑
控制单元，其能够直接评估所述切削刀具刀片的有效磨损状况，或通过将所述检测到的磨损状况数据与一组预先建立的刀具磨损状况数据进行比较，来评估所述切削刀具刀片的有效磨损状况；
26.‑
装置，其a)最终从刀架移除经磨损检查检测为磨损的整体式切削刀具刀片，并用新的整体式切削刀具刀片进行更换，或b)最终从刀架移除经磨损检查检测为具有至少一个未磨损的切削面的单独的切削刀具刀片，并最终将其重新放置在刀架的所述刀具主体中，以使单独的切削刀具刀片的所述未磨损的切削面重新放置在有效操作位置。
27.通过这种方式，该系统可以降低加工公司的总体制造成本，而无需在刀具进行磨损检查时中断加工过程。因此，切削刀具刀片到其实际寿命终点的使用被最大化。
28.在本发明的一个实施例中，容纳待进行磨损检查的所述切削刀具刀片的所述刀架与若干其它刀架一起放置在机床刀具库中。在该实施例中，操纵装置能够从所述机床刀具库中拾取所述刀架，以对相应的切削刀具刀片进行磨损检查。
29.在本发明的另一实施例中，容纳待进行磨损检查的所述切削刀具刀片的所述刀架放置在附加区域中，在该附加区域中，待更换的切削刀具刀片工具可以在操作者能够安全处理它们的受限空间中使用。在该实施例中，操纵装置能够从所述受限空间而不是从如上所见的机床刀具库中拾取所述刀架。
30.根据本发明的优选实施例，所述检查装置可以是照相机、激光扫描仪、显微镜或类似装置，或这些装置的任意组合。
31.根据本发明的优选实施例，所述切削刀具刀片的磨损状况数据涉及切削刀具刀片表面的颜色、尺寸、体积、形状和几何特征。
32.根据本发明的优选实施例，所述操纵装置包括机器人，所述机器人能够将容纳一个或多个刀具刀片的所述刀架，从所述机器刀具库或所述受限空间移动到所述支撑件，在那里它受到磨损检查。
33.根据本发明的优选实施例，所述机器人装备有腕部，腕部最终承载根据需要而选择的可更换的末端执行器。
34.通过这种方式，可以根据待执行的动作，将合适的末端执行器依次固定到机器人的腕部。
35.根据本发明的一个实施例，合适的末端执行器是夹具，例如气动膨胀夹具、电动或气动多爪夹具，其能够在从所述机床刀具库或从所述受限空间中移除刀架时抓住所述刀架，并将刀架放置到支撑件上。
36.根据本发明的另一个实施例，合适的末端执行器是清洁装置，例如刷子状的装置，或能够从待检查的切削刀具刀片的表面去除污垢和其它杂质的其它固体、液体和气体装置。
37.以这种方式，存在于切削工具刀片的表面上的任何不希望的杂质被去除，使得在磨损检查开始之前清洁的切削工具刀片不会对磨损检查过程性能产生负面影响。
38.根据本发明的优选实施例，用于稳定保持拾取的刀架的所述支撑件是旋转台。以这种方式，旋转台的旋转允许固定到旋转台且容纳有切削刀具刀片的刀架相应地在检查装置前面旋转，以执行切削刀具刀片磨损检查。替代地，根据本发明的另一个实施例，所述机器人能够确定所述检查装置围绕容纳待进行磨损检查的切削刀具刀片的所述刀架的运动，例如旋转。以这种方式，当刀架仍夹紧在机床主轴上时，执行检查装置围绕刀架的这种运动。
39.根据本发明的优选实施例，所述机器人连接到检查装置和所述旋转台。
40.根据本发明的优选实施例，所述机器人由所述照相机引导其运动，并且使用装备有旋转编码器或类似系统的旋转台，以将刀架定向在可重复预定义的位置，例如基于照相机取得的信息和/或刀具的cad模型计算出该可重复预定义的位置。
41.根据本发明的第一实施例，待进行磨损检查的切削工具刀片是设置有多个切削面的单独的切削工具刀片。
42.以这种方式，所述检查装置能够彼此独立地检测切削工具刀片的每个所述切削面的磨损状况。
43.根据所述第一实施例的优选方面，本发明的系统还包括用于从刀架移除切削刀具刀片并将其重新放置在刀具主体中的装置，所述刀具主体以具有新的切削刀具刀片的切削面的方向的配置容纳切削刀具刀片，使得由磨损检查检测为未磨损的切削刀具刀片的切削面位于有效操作位置。
44.根据本发明的第二实施例，容纳在刀架中的待进行磨损检查的切削刀具刀片是整体式切削刀具刀片，其固定在刀架上。
45.以这种方式，更换磨损的整体式切削刀具刀片的切削部分需要更换整个整体式切削刀具刀片，这可能影响刀具的尺寸，即总长度和直径。
46.根据所述第二实施例的优选方面，本发明的系统还包括用于计算关于正确使用新的整体式切削刀具刀片的偏移的装置，新的整体式切削刀具刀片替换了磨损的整体式切削刀具刀片。
47.以这种方式，可以补偿未磨损的整体式切削刀具刀片相对于更换的磨损刀具刀片在尺寸上的任何变化。
48.根据本发明的优选实施例，所述系统还包括用于收集任何更换的磨损切削刀具刀片的收集装置。
49.根据本发明的优选实施例，所述系统还包括切削刀具刀片容器，该切削刀具刀片容器容纳尚未使用的备用切削刀具刀片，备用切削刀具刀片用于更换所述检测为磨损的切削刀具刀片。
50.根据本发明的优选实施例，每当所述磨损的切削刀具刀片中的至少一个已被新的刀片代替时，能够更新所述一组预先建立的刀具磨损状况数据。
51.根据本发明的优选实施例，所述系统还包含能够显示与切削刀具磨损评估、刀具寿命统计相关的数据和/或建议最佳刀具更换策略的图形用户界面。
52.在第二方面，本发明涉及一种用于检测诸如权利要求13指出的机床的刀具刀片的磨损状况的系统。
53.本技术的申请人实际上已经发现，通过一种用于自动检查容纳在机床的刀架的刀具主体中的至少一个切削刀具刀片的磨损状况的方法，可以有效且可靠地解决上述技术问题，其中该方法利用了参考本发明的第一方面、如上所述的系统。
54.特别地，对于每个待进行磨损检查的切削刀具刀片，该方法包括以下阶段：
55.a)从机床刀具库或从适于安全处理所述刀架的受限空间中，拾取或接收容纳待检查的切削刀具刀片的刀架，并将其转移到分离的支撑件，该支撑件用于在刀具刀片磨损检查期间稳定地保持刀架；
56.b)在容纳有切削刀具刀片的相应的刀架中，清洁切削刀具刀片；
57.c)检测所述切削刀具刀片的磨损状况数据；
58.d)在数据管理平台上收集检查的切削刀具刀片的所述磨损状况数据；
59.e)将所述检测到的切削刀具刀片的磨损状况数据与一组预先建立的切削刀具刀片的磨损状况数据进行比较，以确立其磨损状况；
60.f)最终从刀架上移除：a)经磨损检查检测为完全磨损的整体式切削刀具刀片，并用新的刀片代替，或b)具有至少一个未磨损的切削面的单独的切削刀具刀片，并最终将其重新放置在刀架的刀具主体中，使得单独的切削刀具刀片的所述未磨损的切削面重新放置在有效操作位置。
61.通过至少一个用于检查切削刀具刀片的装置和至少一个用于操纵切削刀具刀片的装置(其可以放置在用于执行检查和切削刀具刀片操纵的限定区域中)，可以实施本发明的方法。这样的区域可以例如在机床内部、在工作区域附近、在受任何可能危及检查和操作过程的污染物(即切屑和冷却剂)保护的限定区域中。
62.本发明的方法消除了切削刀具刀片更换任务期间监督的需要，因此使机械加工公司的总体制造成本最小化。
63.进一步地，可以实施本发明的方法以离线运行所有的更换操作，而机床正在运行另一个进程；这最大限度地减少了刀具刀片更换过程对加工过程的影响，并能够延长加工时间，从而为加工公司带来了更高的利润。
64.根据本发明的优选实施例，所述方法还包括在拾取刀架以及开始磨损检查之前，识别容纳有切削刀具刀片的所述刀架的阶段。
65.根据本发明的优选实施例，每当自动化系统安装在工作区域附近、机床附近或刀具库中时，识别所述刀架的所述阶段包括与数控的交互。
66.根据本发明的优选实施例，所述数控向系统传送若干信息，包括切削刀具刀片的
数量、刀具库中的位置等。
67.以这种方式，检查和更换周期与机器中运行的加工的时间表同步。
68.根据本发明的优选实施例，将容纳待检查的切削刀具刀片的所述刀架转移到台，该台用于在磨损检查期间稳定地保持刀具刀片。优选地，所述台是旋转台。
69.根据本发明的优选实施例，所述旋转台装备有用于确保角定位精度和可重复性的编码器、照明系统、刀具库和任何其它对执行检查/更换过程有用的工具。
70.根据本发明的优选实施例，在磨损检查开始之前识别待进行磨损检查的所述切削工具刀片。
71.根据本发明的优选实施例，通过从机床数控检索刀具编号信息、或直接通过扫描条形码、序列号或其它刀具识别码或标志，来识别所述刀架。
72.根据本发明的优选实施例，通过检查装置(例如照相机、激光扫描仪、显微镜或类似装置，或这些装置的组合)检查切削刀具刀片(一个或多个)在刀架中的有效位置。
73.以这种方式，照相机获得的图片(一张或多张)允许验证切削刀具刀片在相应的刀架中的有效位置，以便校准所有测量值。
74.根据本发明的优选实施例，与刀架中切削刀具刀片的有效位置相关的所述信息被传送到控制单元，该控制单元能够将所述检测到的磨损状况数据与一组预先建立的刀具磨损状况数据进行比较。
75.以这种方式，可调整旋转台的角位置以补偿可能的偏差。
76.根据本发明的优选实施例，在被识别之后且在磨损检查开始之前，对所述待进行磨损检查的切削刀具刀片进行清洁，以从切削刀具刀片表面去除污垢和其它杂质。可以使用多种装置来执行这种清洁动作，例如刷子或其它固体、液体和气体装置。
77.根据本发明的优选实施例，一旦切削刀具刀片完全清洁，就可以对其进行检查，以评估其状态并决定是否必须进行任何更换。
78.根据本发明的优选实施例，所述检查阶段还包括将切削刀具刀片累积加工时间与终端用户为每个刀具限定的刀具寿命或与该刀具在数据管理平台上可获得的刀具寿命进行比较的阶段。刀具寿命在此旨在作为预定的固定值，例如由切削刀具刀片制造商提供的值，或通过使用与加工中使用的切削参数相关联的适当数学方程(即，泰勒等)获得的值。
79.如果已经达到寿命或将在机床的切削刀具刀片的下一次相互作用期间达到寿命，则必须更换刀具刀片；否则，刀具刀片可以再次使用。
80.根据本发明的优选实施例，通过将切削刀具刀片的参考信息与经由检查装置获取的当前信息进行比较，来进一步完成评估。
81.切削刀具刀片的参考信息(当切削刀具刀片是新的时)是在第一次使用系统之前或第一次使用切削刀具刀片之前获取的信息。
82.根据本发明的优选实施例，通过对参考图片(一张或多张)和当前图片(一张或多张)之间的差异进行二维分析、或通过执行体积分析(这有利于识别原始切削刀具刀片表面上额外的或减少的体积的存在)来检测切削刀具刀片的磨损水平。
83.根据本发明的优选实施例，磨损检查期间的图片(一张或多张)或从图片(一张或多张)中提取的特征保存在数据管理平台中，以跟踪刀具刀片磨损检查进程。
84.根据本发明的优选实施例，通过将切削刀具刀片从其对应的刀架拧松，来完成从
对应的架壳体移除切削刀具刀片的所述阶段。
85.根据本发明的优选实施例，螺钉可以通过电动或气动螺丝刀拧松；根据照相机拍摄的图像计算出螺丝的尺寸，或者从数据管理平台中存储的切削刀具刀片信息中检索出螺丝的尺寸，并选择合适的螺丝刀或螺丝刀头执行拧松操作。通过使用由照相机收集的信息，可以计算出螺丝刀的方向和位置；这种信息然后可以存储在数据管理平台中(当切削刀具刀片的参考信息已被获取并在随后的检查中自动使用时)，以减少切削刀具刀片的更换时间。
86.根据本发明的方法的第一实施例，当所述单独的切削刀具刀片包括多个切削面时，所述阶段c)涉及彼此独立地检测切削刀具刀片的所述多个切削面中的每个切削面的磨损状况。
87.在经受检查的单独的切削刀具刀片的所述多个切削面中的至少一个是未磨损的情况下，所述阶段e)包括对单独的切削刀具刀片的切削面重新定向，以使经磨损检查或经数据管理平台检测为未磨损的单独的切削刀具刀片的切削面被放置在刀片架中的有效操作位置。
88.以这种方式，在检查已经检测到在机床中起作用(active)的单独的切削刀具刀片的切削面是磨损的，并且同一个单独的切削刀具刀片的至少另一个切削面是未磨损的之后，首先从刀具刀片架移除单独的切削刀具刀片，然后将单独的切削刀具刀片重新放置在刀具刀片架中，使未磨损的切削面允许单独的切削刀具刀片再次在机床中正常工作。单独的切削刀具刀片必须重新放置在刀架上的原始槽中并拧回。一旦单独的切削刀具刀片在基准位置倚靠在刀架上，且单独的切削刀具刀片的孔与刀架的孔同轴，则使用螺钉和螺丝刀将单独的切削刀具刀片固定。
89.可以对容纳在刀具刀片架中的所有单独的切削刀具刀片重复该过程。一旦完成所有检查和更换周期，刀架上的所有单独的切削刀具刀片就被定位，以便为下一个加工过程准备好新的切削面。
90.相反，在经受检查的单独的切削刀具刀片的所有所述多个切削面都磨损的情况下，磨损的单独的切削刀具刀片被废弃并更换为新的单独的切削刀具刀片。
91.根据本发明的方法的第二实施例，当所述切削刀具刀片由在经受所述磨损检查后结果是磨损的整体式切削刀具刀片组成时，整个整体式切削刀具刀片被废弃并由新的整体式切削刀具刀片代替。
92.以这种方式，当用新的整体式切削刀具刀片更换磨损的整体式切削刀具刀片时，刀架中的整体式刀具刀片的尺寸可能会发生变化；在这种情况下，根据本发明的优选实施例，该方法还包括在磨损的整体式切削刀具刀片更换期间测量和计算偏移的阶段。
93.根据本发明的优选实施例，在废弃的磨损的切削刀具刀片由具有多个切削面的单独的切削刀具刀片组成的情况下(如上面本发明的第一实施例中所公开的)，或者在它是整体式切削刀具刀片的情况下(如上面本发明的第二实施例中所公开的)，出于报废或重新涂覆的目的，所述废弃的磨损的切削刀具刀片被收集在合适的切削刀具刀片收集装置中，例如刀具箱。
94.根据本发明的优选实施例，用于更换废弃的磨损的切削刀具刀片的所述新的切削刀具刀片通过合适的夹持装置从容器中取出，该容器容纳与机床中使用的切削刀具刀片相
同类型的备用的新切削刀具刀片。
95.根据本发明的优选实施例，所述合适的夹持装置为气动膨胀夹具、电动或气动多爪内径夹具等。
96.根据本发明的优选实施例，一旦所有刀具切削刀具刀片准备好再次使用，则在加工中检索到的所有必要信息都存储在数据管理平台中。
97.根据本发明的优选实施例，当检查/更换过程结束时，向机床的数控或操作员发送信号。
98.以这种方式，确认用于下一个加工操作的刀具刀片的可用性。
99.根据本发明的优选实施例，评估结果被存储在数据管理平台中并被保存以供进一步分析。根据本发明的优选实施例，一旦获得足够数量的关于特定加工过程中切削刀具刀片的磨损过程的数据，该系统就执行统计分析以扩大加工过程的知识库，并向用户提供关于如何优化切削刀具刀片的使用和更换以使成本和加工时间最小化、提高操作安全性和/或用户定义的其它关键性能指标的一些建议。
100.根据本发明的优选实施例，这种信息由系统通过机器上的图形用户界面提供给用户。在本发明的替代实施例中，相同的信息也可以通过为移动设备和pc开发的专用应用程序远程获得。
101.根据优选实施例，本发明的方法还包括与其它公司系统(例如erp或过程监控系统)交互的阶段，以提供用于改进/调整切削刀具刀片的有效刀具寿命的估计的建议。
102.根据优选实施例，本发明的方法还包括监测机床中切削过程的稳定性的阶段。
103.根据本发明的优选实施例，该方法还向用户发布和发送定期报告。
104.在附图的支持下，通过检查优选但非排他性实施例的以下详细描述(以非限制性示例的方式示出)，本发明的更多特征和优点将更加突出，其中：
105.‑
图1示意性示出了放置在旋转台上的刀架，该旋转台用于检查容纳在刀架中的一个或多个切削刀具刀片的磨损；
106.‑
图2示出了装备有末端执行器的机器人，该末端执行器带有刀片清洁刷；
107.‑
图3示出了图2所示的切削刀具刀片经过照相机进行磨损检查；
108.‑
图4示出了具有三个刀片的单独的切削刀具刀片，每个单独的切削刀具刀片具有四个切削面；
109.‑
图5示出了具有四个切削面的整体式切削刀具元件。
具体实施方式
110.以下详细描述涉及图1至图5中示出的本发明的切削刀具刀片(insert)检查/更换系统和相关方法的特定实施例，但不限制其内容。
111.特别参考图1至图4，该系统的第一实施例包括旋转台12，该旋转台12能够在磨损检查期间稳定地保持拾取刀架3，该拾取刀架3承载单独的切削刀具刀片6。该系统还包括装备有腕部13的机器人14，用于保持刀架3并将其定位到旋转台12上的夹具11已经固定到腕部13。照相机10通过支撑臂16固定到机器人14；照相机10用作检查装置以检测单独的切削刀具刀片6的磨损状况。
112.图2示出了与图1相同的系统，其中腕部13配备有刷子状的末端执行器15(而不是
图1中示出的夹具11)，末端执行器15能够在单独的切削刀具刀片6进行磨损检查之前从单独的切削刀具刀片6的表面去除污垢和其它杂质，而图3示出与图1相同的系统，其中从机器人14的腕部13移除所有的末端执行器，以使由照相机10完成的磨损检查更容易。
113.承载单独的切削刀具刀片6的刀架3在图4中详细示出，其中刀架包括柄部1和法兰2，柄部1通过下突起17固定到旋转台12，法兰2用于处理刀架3。此外，刀具主体4允许刀架3承载单独的切削刀具刀片6。在图4中示出了三个单独的切削刀具刀片6，它们中的每一个具有四个切削面5和一个固定螺钉7。
114.可操作地，每当自动化系统安装在工作区域附近、机床附近或刀具库中时，单独的切削刀具刀片6的磨损检查程序就通过数控开始。数控向系统传送若干信息，包括单独的切削刀具刀片id编号和在刀具库中的位置。通过从机器数控中检索刀具编号信息、或直接通过rfid、或通过用照相机10扫描刀具的快速响应代码(qr)、条形码或序列号，来识别单独的切削刀具刀片。
115.如图1所示，通过固定到机器人14的腕部13的夹具11，从刀架3在机床的刀具库上的位置拾取承载单独的切削刀具刀片6的刀架3。然后，将刀架3放置在旋转台12上。必须清洁单独的切削刀具刀片6，从刀具表面去除不需要的材料。为此，从机器人14的腕部13移除夹具11，并用如图2所示的刷子15代替。一旦单独的切削刀具刀片6被完全清洁，就从机器人14的腕部13移除刷子15，并且磨损检查通过照相机10开始。
116.可以通过将单独的切削刀具刀片6(在相同位置)的参考信息与经由检查装置获取的当前信息进行比较来完成评估，或者可以通过直接测量磨损来完成评估。单独的切削刀具刀片6的参考信息(当它是新的时)是在第一次使用系统之前或在第一次使用单独的切削刀具刀片6之前获取的信息。通过分析参考图片(一张或多张)和照相机10拍摄的当前图片(一张或多张)之间的差异，来检测单独的切削刀具刀片6上磨损的存在。
117.在分析期间，照相机10拍摄的图片(一张或多张)或从图片(一张或多张)中提取的特征保存在数据管理平台中，以跟踪关于单独的切削刀具刀片6的磨损发展进程的更新信息。
118.将单独的切削刀具刀片6的累积加工时间与终端用户限定的刀具寿命或与数据管理平台上可获得的关于该单独的切削刀具刀片6的刀具寿命进行比较。单独的切削刀具刀片6的寿命在此有意地作为预定义的固定值。
119.如果已经达到寿命或将在几个加工周期内达到寿命，则必须更换单独的切削刀具刀片6；否则，单独的切削刀具刀片6能够再次使用。
120.在待更换单独的切削刀具刀片6的情况下，必须将其从刀具主体4移除。该操作包括拧松螺钉7，该螺钉7在操作条件下将单独的切削刀具刀片6固定到刀具刀片架3。螺丝刀可以是电动或气动螺丝刀；根据照相机10的图像计算出螺钉的尺寸，或者从数据管理平台中存储的刀具信息中检索出螺钉的尺寸，并选择适当的螺丝刀或螺丝刀头执行拧松操作。通过使用由照相机10收集的信息，可以计算出螺丝刀的方向和位置；这种信息可以有利地存储在数据管理平台中(当单独的切削刀具刀片6的参考信息已被获取并在随后的检查中自动使用时)，以减少单独的切削刀具刀片6的更换时间。
121.然后，通过专用夹具(未示出)拾取磨损的单独的切削刀具刀片6，并将其放置在合适的收集装置中，收集装置用于收集任何更换的磨损的单独的切削刀具刀片6。通过使用用
于拾取磨损的单独的切削刀具刀片6的相同夹具，从容纳多个单独的切削刀具刀片6的刀具刀片仓库中拾取新的单独的切削刀具刀片6(与废弃的磨损刀具刀片的类型相同)。该系统可以包括关于每个刀具刀片仓库的级别(level)的信息，以便与操作员沟通何时用额外的单独的切削刀具刀片6重新填充它。
122.在图4所示的本发明的特定实施例中，单独的切削刀具刀片6是可转位类型的，这意味着它由多个切削面5构成。在这种情况下，磨损检查程序检查单独的切削刀具刀片6的所有切削面5，或者从数据管理平台检索关于刀具面状态的数据。如果所有切削面5都磨损，则该可转位的单独的切削刀具刀片6不能再使用并且将被更换。相反，如果至少一个切削面5是未磨损的，则自动化系统将单独的切削刀具刀片6重新定向配置为使选定的切削面5能够用于下一个加工操作。
123.对刀架3中所有的单独的切削刀具刀片6重复该检查和更换过程。
124.当检查/更换过程结束时，将信号发送至机器的数控或操作员，确认刀具可用于下一个加工操作。
125.一旦所有单独的切削刀具刀片6由于新的或未完全磨损而准备再次使用，则在该过程中检索的所有必要信息都存储在数据管理平台中，并被保存以供进一步分析。一旦获得足够数量的关于特定加工过程中单独的切削刀具刀片6的磨损过程的数据，该系统就执行统计分析，并向用户提供关于如何优化单独的切削刀具刀片6的使用和更换的一些建议，以使成本、加工时间或用户定义的其它关键性能指标最小化。这种信息由系统通过机器的图形用户界面提供给用户，但相同的信息也可以通过为移动设备和pc开发的专用应用程序远程提供。系统还可以向用户发布和发送定期报告。
126.特别参考图5，示出了刀架3的第二实施例；在该实施例中，刀片刀具为整体式切削刀具刀片8，这意味着它由固定在刀架3上并承载有四个切削面9的单个块体实现。
127.当整体式切削刀具刀片8磨损时，仅更换整个整体式切削刀具刀片8就能够更换切削面9。在这种情况下，由于每次更换它们时，它们的尺寸可能相对于参考的整体式切削刀具刀片8的尺寸发生改变，因此该方法包括在磨损的整体式切削刀具刀片8的更换期间测量和计算偏移的阶段。新的整体式切削刀具刀片8的尺寸测量称为刀具预设，并且参考值与测量值之间的差异在整体式切削刀具刀片8在下一工序中使用之前被传送到机器的数控。
128.自然地，所描述的优选实施例的许多修改和变体对于本领域技术人员来说将是显而易见的，仍然处于本发明的范围内。
129.因此，本发明不限于仅通过非限制性示例说明的所描述的优选实施例，而是由所附权利要求限定。