刀库控制方法及加工设备与流程

1.本发明涉及加工设备换刀控制领域，具体而言，涉及一种刀库控制方法及加工设备。


背景技术：

2.目前，在机械加工领域中，通常通过数控机床等设备对机械零件进行加工，而圆盘式刀库为数控机床上比不可少的加工零件，用于在加工过程中提供储刀以及换刀的功能。
3.现有技术中，对刀库的控制主要通过plc执行，在对刀库控制的过程中，预选刀和刀具更换为刀库运行控制的主要两部分，选刀和换刀动作的执行，为一个连续的运动过程，每次换刀所用的时间为选刀时间加上换刀动作时间，这样在加工批量零件的过程中，导致了换刀时间占用了整个加工时长的较大比例。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的在于提供一种刀库控制方法及加工设备，以解决现有技术中的加工设备中换刀时间占用整个加工时长较大比例的问题。
5.为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种刀库控制方法，包括：对初始零件加工，记录在初始零件的加工过程中，各个加工工序所需刀具的型号，以生成目标刀号序列；加工工序包括按加工顺序依次设置的多个加工工序；根据目标刀号序列，选择各个加工工序所对应的刀具；在对待加工零件进行加工时，根据目标刀号序列，对下一个加工工序所需的目标刀具进行预选，以在完成当前的加工工序后，将所预选的目标刀具更换在加工主轴上。
6.进一步地，对下一个加工工序所需的目标刀具进行预选的方法包括：判断刀库内是否具有目标刀具；和/或，判断目标刀具是否在加工主轴的加工位置；和/或，判断目标刀具是否处于换刀位置。
7.进一步地，当目标刀具处于等待位置时，对下一个加工工序所需的目标刀具进行预选的方法还包括：确定目标刀具的旋转方向以及移动步数，将目标刀具由等待位置移动至换刀位置。
8.进一步地，刀库控制方法还包括：将目标刀具更换在加工主轴上后，记录刀库中各个刀具的位置信息以及下一加工工序所需刀具的刀号信息，以更新目标刀号序列。
9.进一步地，对下一个加工工序所需的目标刀具进行预选的方法还包括：刀库内不具有目标刀具时，发出警告报错指令。
10.进一步地，对下一个加工工序所需的目标刀具进行预选的方法还包括：目标刀具处于主轴的加工位置时，发出无需换刀提示指令。
11.进一步地，对初始零件加工的加工方法包括：选取加工初始零件的各个加工工序所需的刀具；在初始零件的各个加工工序加工过程中，根据对初始零件加工的加工顺序以及各个工序所需的刀具型号，对每个加工工序所需的加工刀具进行编号，以生成目标刀号
序列。
12.进一步地，更换刀具的方法包括：步骤一：控制目标刀具的刀夹移动至换刀位置；步骤二：控制机械手夹取目标刀具并将目标刀具安装至加工主轴上；步骤三：控制机械手复位。
13.进一步地，更换刀具的方法还包括：在机械手复位的同时，对换刀位置的刀夹序号以及主轴刀号数据进行更新。
14.根据本发明的另一方面，提供了一种加工设备，包括加工刀库，加工刀库适用于上述的刀库控制方法。
15.应用本发明的技术方案，刀库控制方法适用于对零件批量生产的加工设备，其中，首次加工的零件为初始零件，后续加工的零件为待加工零件，首先在对初始零件加工时，记录初始零件加工过程中，各个加工工序所需刀具的型号，以生成目标刀号序列；加工工序包括按加工顺序依次设置的多个加工工序；根据目标刀号序列，选择各个加工工序所对应的刀具；在对待加工零件进行加工时，根据目标刀号序列，对下一个加工工序所需的目标刀具进行预选，以在完成当前的加工工序后，将所预选的目标刀具更换在加工主轴上；这样，在执行待加工零件的第一加工工序，对待加工零件的第二加工工序所需的目标刀具在目标刀号序列中进行预选；节省了在第一加工工序完成之后的选刀时间，即在执行第一加工工序的同时，由于在首次加工时已经记录了各个工序所需的刀具型号，生成了目标刀号序列，因此能够实现边加工边选刀操作，在对待加工零件的第二加工工序所需的目标刀具在目标刀号序列中进行预选完成后，更换第二加工工序所需的刀具，以对待加工零件执行第二加工工序。在批零生产过程中，对每次换刀过程所节省的时间进行叠加，解决了加工过程中换刀时间占用整个加工时长较大比例的问题，大大的提高了加工设备批量生产的生产效率。
附图说明
16.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
17.图1示出了根据本发明的刀库控制方法的流程图；
18.图2示出了根据本发明的刀库控制方法中对初始零件以及待加工零件加工的控制流程图；
19.图3示出了根据本发明的刀库控制方法中刀具预选的方法流程图；以及
20.图4示出了根据本发明的刀库控制方法中更换刀具的方法流程图。
具体实施方式
21.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
22.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
23.根据本发明提供的一种刀库控制方法，请参考图1至图4，包括：对初始零件加工，
记录在初始零件的加工过程中，各个加工工序所需刀具的型号，以生成目标刀号序列；加工工序包括按加工顺序依次设置的多个加工工序；根据目标刀号序列，选择各个加工工序所对应的刀具；在对待加工零件进行加工时，根据目标刀号序列，对下一个加工工序所需的目标刀具进行预选，以在完成当前的加工工序后，将所预选的目标刀具更换在加工主轴上。
24.根据本发明提供的刀库控制方法，适用于对零件批量生产的加工设备，其中，首次加工的零件为初始零件，后续加工的零件为待加工零件，首先在对初始零件加工时，记录初始零件加工过程中，各个加工工序所需刀具的型号，以生成目标刀号序列；加工工序包括按加工顺序依次设置的多个加工工序；根据目标刀号序列，选择各个加工工序所对应的刀具；在对待加工零件进行加工时，根据目标刀号序列，对下一个加工工序所需的目标刀具进行预选，以在完成当前的加工工序后，将所预选的目标刀具更换在加工主轴上；这样，在执行待加工零件的第一加工工序，对待加工零件的第二加工工序所需的目标刀具在目标刀号序列中进行预选；节省了在第一加工工序完成之后的选刀时间，即在执行第一加工工序的同时，由于在首次加工时已经记录了各个工序所需的刀具型号，生成了目标刀号序列，因此能够实现边加工边选刀操作，在对待加工零件的第二加工工序所需的目标刀具在目标刀号序列中进行预选完成后，更换第二加工工序所需的刀具，以对待加工零件执行第二加工工序。在批零生产过程中，对每次换刀过程所节省的时间进行叠加，解决了加工过程中换刀时间占用整个加工时长较大比例的问题，大大的提高了加工设备批量生产的生产效率。
25.具体地，如图3所示，对下一个加工工序所需的目标刀具进行预选的方法包括：判断刀库内是否具有目标刀具；和/或，判断目标刀具是否在加工主轴的加工位置；和/或，判断目标刀具是否处于换刀位置。在具体实施的过程中，首先判断刀库内是否具有目标刀具，当刀库内不具有目标刀具时，发出报错警告，提醒操作人员安装相应刀具，若刀库内具有目标刀具，执行下一流程，即判断目标刀具是否在加工主轴的加工位置，当目标刀具在加工位置时，发出刀具处于加工主轴的指令，结束选刀流程，继续对待加工零件进行加工；当目标刀具不在加工位置时，判断目标刀具是否处于换刀位置，当目标刀具处于换刀位置时，结束选刀流程，执行换刀流程，当目标刀具不处于换刀位置即处于等待位置时，刀具预选的方法还包括：确定目标刀具的旋转方向以及移动步数，将目标刀具由等待位置移动至换刀位置。
26.进一步地，为了保证目标刀号序列的准确性，刀库控制方法还包括：换刀完成后，记录刀库中各个刀具的位置信息以及下一个加工工序所需刀具的刀号信息。为了避免在换刀之后，刀库中各个刀具的序列发生变化，因此，在换刀完成之后，重新记录刀库中各个刀具的位置信息以及下一个加工工序所需刀具的刀号信息。
27.对下一个加工工序所需的目标刀具进行预选的方法还包括：刀库内不具有目标刀具时，发出警告报错指令。
28.对下一个加工工序所需的目标刀具进行预选的方法还包括：目标刀具处于主轴的加工位置时，发出无需换刀提示指令。
29.在具体实施的过程中，对初始零件加工的加工方法包括：选取加工初始零件的各个加工工序所需的刀具；在初始零件的各个加工工序加工过程中，根据对初始零件加工的加工顺序以及各个工序所需的刀具型号，对每个加工工序所需的加工刀具进行编号，以生成目标刀号序列。具体地，在加工初始零件之前，保证刀库中存在各个工序所需要的刀具型号，在加工过程中，记录每个工序做对应的刀具的型号，并对这些刀具进行编号，生成目标
刀号序列，这样，在加工待加工零件的过程中，可在加工第一加工工序的同时，根据系统内记录的目标刀号序列，对第二加工工序所需的刀具进行预选，以节省选刀时间。
30.如图4所示，更换刀具的方法包括：步骤一：控制目标刀具的刀夹移动至换刀位置；步骤二：控制机械手夹取目标刀具并将目标刀具安装至加工主轴上；步骤三：控制机械手复位。更换刀具的方法还包括：在机械手复位的同时，对换刀位置的刀夹序号以及主轴刀号数据进行更新。
31.具体地，步骤二中还包括：s10：机械手扣刀动作；s20：机械手将刀具安装在主轴上；s30：机械手进行提刀动作，使主轴夹紧刀具。在此过程中，各个步骤依次执行，步骤一中，当刀夹完成了垂直翻转之后，满足换刀条件；之后步骤一等待，步骤二激活，机械手由初始位置旋转90
°
，完成对目标刀具和加工主轴的扣刀动作，当机械手扣刀延时完成了紧刀后，转换条件满足，步骤s10等待，步骤s20被激活，主轴和刀套松刀，满足转换条件，步骤s20等待，步骤s30被激活，机械手旋转180
°
并向上提刀，主轴和刀具紧刀，当主轴延时完成了紧刀后，满足转换条件；步骤三被激活，机械手复位至初始位置，刀夹翻转复位，对当前换刀位置的刀夹号以及主轴上的刀具序号进行更新。这样采用模块化步进的形式来进行功能开发，每一步骤均代表一个功能模块的使能触发动作，当前置转换条件成立时，“步”的动作被激活，每一步骤的执行，满足“互锁”原则，即每次只能有一个步骤的功能模块被使能触发，对于这种形式，能够在刀具的交换过程中将实际的执行设备进行独立化处理，执行设备在不同的步骤状态中，有效的组成了刀具交换的子模块，各子模块又在基于每个步骤之间的转换条件的作用下，进而形成一个连续整体，可在各个步骤之间任意添加条件而无需对整个流程进行改动。
32.在具体加工过程中，如图2所示的，首先判断是否为首件加工零件，即是否为初始零件，当对初始零件加工时，执行一般加工流程，在加工之前，首先进行选刀，选刀之后进行换刀；若不是对初始零件加工，即对待加工零件进行加工，执行刀具预选流程，之后直接进行换刀操作。
33.本发明还提供了一种加工设备，包括加工刀库，加工刀库适用于上述实施例的刀库控制方法。
34.本发明的加工设备以数控机床为例，刀库为圆盘式刀库，通过数控机床对零件批量加工，本发明中的刀库控制方法，选刀动作与零件有效加工并行执行，其选刀时间完成了与有效加工时间的叠加，提升了零件的加工效率，此外，在刀具交换的过程控制上，采用了模块化步进的结构形式，有效的实现了系统的稳定性以及模块功能的可扩展性。
35.从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
36.根据本发明提供的刀库控制方法，适用于对零件批量生产的加工设备，其中，首次加工的零件为初始零件，后续加工的零件为待加工零件，首先在对初始零件加工时，记录初始零件加工过程中，各个加工工序所需刀具的型号，以生成目标刀号序列；加工工序包括按加工顺序依次设置的多个加工工序；根据目标刀号序列，选择各个加工工序所对应的刀具；在对待加工零件进行加工时，根据目标刀号序列，对下一个加工工序所需的目标刀具进行预选，以在完成当前的加工工序后，将所预选的目标刀具更换在加工主轴上；这样，在执行待加工零件的第一加工工序，对待加工零件的第二加工工序所需的目标刀具在目标刀号序列中进行预选；节省了在第一加工工序完成之后的选刀时间，即在执行第一加工工序的同
时，由于在首次加工时已经记录了各个工序所需的刀具型号，生成了目标刀号序列，因此能够实现边加工边选刀操作，在对待加工零件的第二加工工序所需的目标刀具在目标刀号序列中进行预选完成后，更换第二加工工序所需的刀具，以对待加工零件执行第二加工工序。在批零生产过程中，对每次换刀过程所节省的时间进行叠加，解决了加工过程中换刀时间占用整个加工时长较大比例的问题，大大的提高了加工设备批量生产的生产效率。
37.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
38.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
39.以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。