一种基于GT技术的刀具管理方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于GT技术的刀具管理方法及系统，该刀具管理方法包括：刀具出库管理、刀具入库管理和系统选刀；其中，所述系统选刀包括步骤：根据刀具的加工特征将刀库内的刀具分类成组；对每一组内的刀具进行编码并将对应的二维码雕刻于刀具上；根据工艺专家编制的选刀经验和知识文件以及不同刀具的编码，生成对应刀具的特征文件；从特征文件组中检索与工件当前加工特征相符合的刀具；进一步判断所检索到的刀具是否满足加工要求，若是，则输出所检索到的刀具信息，若否，则引入约束条件并再次进行检索。本发明专利技术提高了刀具管理的智能化和自动化，以及提高了选刀的准确性和效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机床刀具管理领域，特别是涉及一种基于GT(Group Technology)技术的刀具管理方法及系统。
技术介绍
GT(Group Technology)技术即成组技术，其揭示和利用事物间的相似性，按照一定的准则分类成组，同组事物能够采用同一方法进行处理，以便提高效益的技术。随着数控机床在机械制造领域的广泛应用，刀具的应用也不断丰富，加工一个复杂的零件，一般需要十几把刀甚至几十把刀，使得刀具的选择与更换变得复杂，同时加大了工艺设计人员的工作量，很有可能导致所选的刀具与加工工艺不匹配或加工的经济性不理想的问题。国内外对刀具的管理主要采用跟踪刀具使用情况，设计人员选刀，刀库根据设计人员所选的刀而进行配刀，而没有自动选刀功能。刀具的大量使用，增加了刀具管理的工作量，如果刀具使用之后没有及时的清理和防锈处理，很有可能造成刀具的腐蚀而减少刀具的使用寿命。大量刀具的清洗和防锈工作也变得繁重，增加管理人员的工作量和企业成本。对于大多数刀库管理系统缺少安全防范装置，如果发生意外对企业造成的损失也是不可估量的。因此，重要的刀具安全防范是非常重要。并且，现有的基于GT的刀具管理侧重于刀具特征选择上，而缺少对刀具加工参数、刀具磨损率、刀具寿命、反馈、系统维护功能以及对兼顾以上时对加工不同材料效率考虑，不仅影响刀具使用寿命，还影响了刀具的加工精度和加工稳定性。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于GT技术的刀具管理方法，用于解决现有刀具管理过程中需要人工选刀，选刀难度大、效率低并影响效率和加工质量，以及现有刀具对刀具清洗、防锈工作管理不到位，影响刀具使用寿
命的问题。本专利技术是这样实现的：一种基于GT技术的刀具管理方法，包括：刀具出库管理、刀具入库管理和系统选刀；所述系统选刀包括步骤：根据刀具的加工特征将刀库内的刀具分类成组，同组刀具具有相似的加工特征；对每一组内的刀具进行编码，编码的信息包括刀具名称、主要加工特征、加工参数、加工工件材料以及刀具在与在刀盘上的位置相对应的刀库号，将与编码对应的二维码雕刻于刀具上；以有限元仿真法计算刀具加工不同材料的工件的最优磨损率和最优使用寿命，具体为：依次改变材料、进给量、进给速度和背吃刀量中的一个变量进行工件加工，并分别采集每次加工刀具的磨损量、平均力、发热量、功率、变形量、应力、应变、磨损深度和刀具寿命；根据所采集的数据对刀具的进给量、背吃刀量和进给速度进行优化，得到刀具加工不同材料的工件和相同材料的工件的最优磨损率和最长刀具寿命；根据工艺专家编制的选刀经验和知识文件以及不同刀具的编码，生成对应刀具的特征文件，各特征文件组成特征文件组；从工件的加工文件中获取工件当前的加工特征；从特征文件组中检索与工件当前加工特征相符合的刀具，并根据所述有限元仿真法所得到的不同刀具的最优磨损率和最长刀具寿命，从所检索到的刀具中选定最优磨损率或最长刀具寿命的刀具；进一步判断所选定的刀具是否满足加工要求，若是，则输出所检索到的刀具信息，若否，则引入约束条件并再次进行检索；所述刀具出库管理包括步骤：PLC控制器根据系统选刀步骤所输出的刀具信息或临时取刀时输入的刀号，控制刀盘上所述刀具信息或刀号所在的刀库号旋转到出刀位；在刀盘旋转的同时或旋转到出刀位后，PLC控制器控制机械手移动到刀盘
出刀位取刀，完成刀具出库；所述刀具入库管理包括步骤：进行刀库密码验证，验证通过后解除刀库报警装置；扫描刀具的二维码；PLC控制器获取所述二维码，并根据所述二维码控制刀盘存放该刀具的位置旋转到入刀位；在刀盘旋转的同时或旋转到入刀位后，PLC控制器通过机械手管理系统控制机械手抓取刀具并放入刀库；当刀具装入刀盘后，PLC控制器根据入库刀具的信息控制刀盘旋转，使入库刀具所在的刀库号位置旋转到清洗操作位，并控制清洗操作位上方的气枪绕刀具的刀轴旋转一周进行喷气清洗；在喷气清洗后，PLC控制器控制入库刀具所在的刀库号位置旋转到防锈操作位，并控制防锈操作位上方的喷雾油板对刀具喷油防锈；在喷油防锈后，启动刀库报警装置。进一步的，所述二维码是通过激光雕刻技术雕刻于刀具上的。进一步的，所述刀盘上的每个用于存放刀具的刀孔上均设置有刀具固定装置，所述刀具固定装置包括：电磁铁、弹簧、衔铁、第一夹板和第二夹板；所述电磁铁设置于刀孔的底部并电连接于PLC控制器，衔铁可活动的设置于刀孔内，衔铁的一端面通过所述弹簧连接于电磁铁的磁力面，第一夹板和第二夹板相互交叉铰接固定于衔铁的另一端面上，第一夹板和第二夹板的夹持面分别设置有橡胶垫片。进一步的，所述刀孔的侧面设置有卸油孔。为解决上述技术问题，本专利技术提供的另一技术方案为：一种基于GT技术的刀具管理系统，包括：辅助选刀系统、网络服务器、PLC控制器、刀盘、机械手、二维码扫描仪、清洗装置、防锈装置和报警装置；PLC控制器分别与刀盘、机械手、清洗装置、防锈装置连接，辅助选刀系统与PLC控制器以及二维码扫描仪连接，并且辅助选刀系统通过网络服务器连
接于刀具管理部门的上位机；刀库内的刀具根据刀具的加工特征被分类成组，同组刀具具有相似的加工特征；每一组内的刀具设有编码，编码的信息包括刀具名称、主要加工特征、加工参数、加工工件材料以及刀具在与在刀盘上的位置相对应的刀库号，将与编码对应的二维码雕刻于刀具上；辅助选刀系统用于根据工艺专家编制的选刀经验和知识文件以及不同刀具的编码，生成对应刀具的特征文件，各特征文件组成特征文件组；和以有限元仿真法计算刀具加工不同材料的工件的最优磨损率和最优使用寿命，具体为：依次改变材料、进给量、进给速度和背吃刀量中的一个变量进行工件加工，并分别采集每次加工刀具的磨损量、平均力、发热量、功率、变形量、应力、应变、磨损深度和刀具寿命；根据所采集的数据对刀具的进给量、背吃刀量和进给速度进行优化，得到刀具加工不同材料的工件和相同材料的工件的最优磨损率和最长刀具寿命；辅助选刀系统用于还用于并从工件的加工文件中获取工件当前的加工特征，从特征文件组中检索与工件当前加工特征相符合的刀具，并根据所述有限元仿真法所得到的不同刀具的最优磨损率和最长刀具寿命，从所检索到的刀具中选定最优磨损率或最长刀具寿命的刀具；以及用于进一步判断所选定的刀具是否满足加工要求，若是，则输出所检索到的刀具信息，若否，则引入约束条件并再次进行检索；PLC控制器用于控制刀具入库和出库；在刀具出库时，PLC控制器用于：根据系统选刀步骤所输出的刀具信息或临时取刀时输入的刀号，控制刀盘上所述刀具信息或刀号所在的刀库号旋转到出刀位；在刀盘旋转的同时或旋转到出刀位后，控制机械手移动到刀盘出刀位取刀，完成刀具出库；在刀具入库时，PLC控制器用于：控制二维码扫描仪扫描刀具的二维码；获取所述二维码，并根据所述二维码控制刀盘存放该刀具的位置旋转到入刀位；在刀盘旋转的同时或旋转到入刀位后，通过机械手管理系统控制机械手抓取刀具并放入刀库；当刀具装入刀盘后，PLC控制器根据入库刀具的信息控制刀盘旋转，使入库刀具所在的刀库号位置旋转到清洗操作位，并控制清洗操作位上方的气枪绕刀具的刀轴旋转一周进行喷气清洗；在喷气清洗后，控制入库刀具所在的刀库号位置旋转到防锈操作位，并控制防锈操作位上方的喷雾油板对刀具喷油防锈；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于GT技术的刀具管理方法，其特征在于，包括：刀具出库管理、刀具入库管理和系统选刀；所述系统选刀包括步骤：根据刀具的加工特征将刀库内的刀具分类成组，同组刀具具有相似的加工特征；对每一组内的刀具进行编码，编码的信息包括刀具名称、主要加工特征、加工参数、加工工件材料以及刀具在与在刀盘上的位置相对应的刀库号，将与编码对应的二维码雕刻于刀具上；以有限元仿真法计算刀具加工不同材料的工件的最优磨损率和最优使用寿命，具体为：依次改变材料、进给量、进给速度和背吃刀量中的一个变量进行工件加工，并分别采集每次加工刀具的磨损量、平均力、发热量、功率、变形量、应力、应变、磨损深度和刀具寿命；根据所采集的数据对刀具的进给量、背吃刀量和进给速度进行优化，得到刀具加工不同材料的工件和相同材料的工件的最优磨损率和最长刀具寿命；根据工艺专家编制的选刀经验和知识文件以及不同刀具的编码，生成对应刀具的特征文件，各特征文件组成特征文件组；从工件的加工文件中获取工件当前的加工特征；从特征文件组中检索与工件当前加工特征相符合的刀具，并根据所述有限元仿真法所得到的不同刀具的最优磨损率和最长刀具寿命，从所检索到的刀具中选定最优磨损率或最长刀具寿命的刀具；进一步判断所选定的刀具是否满足加工要求，若是，则输出所检索到的刀具信息，若否，则引入约束条件并再次进行检索；所述刀具出库管理包括步骤：PLC控制器根据系统选刀步骤所输出的刀具信息或临时取刀时输入的刀号，控制刀盘上所述刀具信息或刀号所在的刀库号旋转到出刀位；在刀盘旋转的同时或旋转到出刀位后，PLC控制器控制机械手移动到刀盘出刀位取刀，完成刀具出库；所述刀具入库管理包括步骤：进行刀库密码验证，验证通过后解除刀库报警装置；扫描刀具的二维码；PLC控制器获取所述二维码，并根据所述二维码控制刀盘存放该刀具的位置旋转到入刀位；在刀盘旋转的同时或旋转到入刀位后，PLC控制器通过机械手管理系统控制机械手抓取刀具并放入刀库；当刀具装入刀盘后，PLC控制器根据入库刀具的信息控制刀盘旋转，使入库刀具所在的刀库号位置旋转到清洗操作位，并控制清洗操作位上方的气枪绕刀具的刀轴旋转一周进行喷气清洗；在喷气清洗后，PLC控制器控制入库刀具所在的刀库号位置旋转到防锈操作位，并控制防锈操作位上方的喷雾油板对刀具喷油防锈；在喷油防锈后，启动刀库报警装置。...

【技术特征摘要】
1.一种基于GT技术的刀具管理方法，其特征在于，包括：刀具出库管理、刀具入库管理和系统选刀；所述系统选刀包括步骤：根据刀具的加工特征将刀库内的刀具分类成组，同组刀具具有相似的加工特征；对每一组内的刀具进行编码，编码的信息包括刀具名称、主要加工特征、加工参数、加工工件材料以及刀具在与在刀盘上的位置相对应的刀库号，将与编码对应的二维码雕刻于刀具上；以有限元仿真法计算刀具加工不同材料的工件的最优磨损率和最优使用寿命，具体为：依次改变材料、进给量、进给速度和背吃刀量中的一个变量进行工件加工，并分别采集每次加工刀具的磨损量、平均力、发热量、功率、变形量、应力、应变、磨损深度和刀具寿命；根据所采集的数据对刀具的进给量、背吃刀量和进给速度进行优化，得到刀具加工不同材料的工件和相同材料的工件的最优磨损率和最长刀具寿命；根据工艺专家编制的选刀经验和知识文件以及不同刀具的编码，生成对应刀具的特征文件，各特征文件组成特征文件组；从工件的加工文件中获取工件当前的加工特征；从特征文件组中检索与工件当前加工特征相符合的刀具，并根据所述有限元仿真法所得到的不同刀具的最优磨损率和最长刀具寿命，从所检索到的刀具中选定最优磨损率或最长刀具寿命的刀具；进一步判断所选定的刀具是否满足加工要求，若是，则输出所检索到的刀具信息，若否，则引入约束条件并再次进行检索；所述刀具出库管理包括步骤：PLC控制器根据系统选刀步骤所输出的刀具信息或临时取刀时输入的刀号，控制刀盘上所述刀具信息或刀号所在的刀库号旋转到出刀位；在刀盘旋转的同时或旋转到出刀位后，PLC控制器控制机械手移动到刀盘出刀位取刀，完成刀具出库；所述刀具入库管理包括步骤：进行刀库密码验证，验证通过后解除刀库报警装置；扫描刀具的二维码；PLC控制器获取所述二维码，并根据所述二维码控制刀盘存放该刀具的位置旋转到入刀位；在刀盘旋转的同时或旋转到入刀位后，PLC控制器通过机械手管理系统控制机械手抓取刀具并放入刀库；当刀具装入刀盘后，PLC控制器根据入库刀具的信息控制刀盘旋转，使入库刀具所在的刀库号位置旋转到清洗操作位，并控制清洗操作位上方的气枪绕刀具的刀轴旋转一周进行喷气清洗；在喷气清洗后，PLC控制器控制入库刀具所在的刀库号位置旋转到防锈操作位，并控制防锈操作位上方的喷雾油板对刀具喷油防锈；在喷油防锈后，启动刀库报警装置。2.根据权利要求1所述的基于GT技术的刀具管理方法，其特征在于，所述二维码是通过激光雕刻技术雕刻于刀具上的。3.根据权利要求1所述的基于GT技术的刀具管理方法，其特征在于，所述刀盘上的每个用于存放刀具的刀孔上均设置有刀具固定装置，所述刀具固定装置包括：电磁铁、弹簧、衔铁、第一夹板和第二夹板；所述电磁铁设置于刀孔的底部并电连接于PLC控制器，衔铁可活动的设置于刀孔内，衔铁的一端面通过所述弹簧连接于电磁铁的磁力面，第一夹板和第二夹板相互交叉铰接固定于衔铁的另一端面上，第一夹板和第二夹板的夹持面分别设置有橡胶垫片。4.根据权利要求3所述的基于GT技术的刀具管理方法，其特征在于，所述刀孔的侧面设置有卸油孔。5.一种基于GT技术的刀具管理系统，其特征在于，包括：...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑敏利，陈金国，张为，吴磊，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23