1.智能数控系统进行刀库管理的方法,包括智能刀库管理系统,其特征在于:所述智能刀库管理系统包括智能控制模块、智能换刀模块和磨损评估模块,所述智能控制模块包括数据记录模块、数据运算模块、逻辑判断模块和报警模块,所述智能换刀模块包括换刀模块、刀具位置移动模块、速度控制模块和优先级确定模块,所述换刀模块包括机床处换刀单元、中间换刀单元和刀库处换刀模块,所述磨损评估模块包括磨损检测模块和磨损程度确定模块,所述智能刀库管理系统包括智能控制模块、智能换刀模块和磨损评估模块分别通过电连接;
所述数据记录模块用于记录实时采集的各种数据,同时包括智能刀库管理系统预设的数据,所述数据运算模块用于对数据记录模块中的数据进行计算,所述逻辑判断模块用于对计算的结果进行分析,并确定需要采取的换刀策略,所述报警模块用于非正常情况下的报警,所述换刀模块用于刀具的切换,所述机床处换刀单元用于机床刀具的切换,所述中间换刀单元用于中间位置的刀具切换,所述刀库处换刀单元用于刀库中刀具的取出和归位,所述刀具位置移动模块用于控制搬运设备对刀具的搬运,所述速度控制模块用于控制搬运设备的速度,保证与机床的加工相匹配,所述优先级确定模块用于确定刀具使用的优先级,确定多台机床同时使用同种刀具的初步排序,所述磨损检测模块用于检测刀具的磨损情况,所述磨损程度确定模块用于确定刀具的磨损等级,并确定其使用环境;
S1、多台机床共用一个刀库,刀库位于多台机床的中间位置,智能刀库管理系统根据多台机床使用刀具的情况,结合加工程序的时间和刀具切换的速度,确定每种刀具的最少数量数据,连同智能刀库管理系统的预设值,一起存储在数据记录模块中;
S2、根据确定的刀具数量,结合多台机床加工工序的关系,利用数据计算模块确定刀具使用的优先级顺序;
S3、在多台机床加工的同时,利用智能刀库管理系统,根据各个机床的加工需要,控制多台机床的刀具进行切换;
S4、随着加工的进行,刀具会产生磨损,在加工完成进入刀库之前,对刀具进行磨损程度的检测,并根据磨损的严重程度,对刀具进行等级划分,对损坏的刀具,启动报警程序,通知工作人员更换;
S5、根据刀具使用的优先级和加工的精度,结合刀具的磨损程度,进行刀具的合理选择;
S6、重复S3‑S5,完成多台机床的加工任务。
2.根据权利要求1所述的智能数控系统进行刀库管理的方法,其特征在于:所述S1中刀具最少数量的确定方法如下:S11、用Ji表示第i台机床,并且把多台机床按照加工工序进行排列,分别用J1、J2、J3…Jn,定义J1为J2的上道工序机床,J2为J3的上道工序机床,以此类推;
S12、设定Dij表示第i台机床的第j把刀具,Tij表示第i台机床第j把刀具的使用时间,用T表示刀具搬运和切换的总时间;
S13、设定共有m台机床同时需要一种刀具,为了方便表示,m台按顺序依次表示,同时该刀具在多台机床上排序均是第j把刀具,按以上设定,该刀具在其他机床上的表示为D1j、D2j、D3j、D4j…Dmj,其对应的使用时间为T1j、T2j、T3j、T4j…Tmj;
S14、设定N为第j把刀具的数量,当m=1时,N=1,当m>1时,其数值由下式确定:其中:当Tij‑T≤0时,G(Tij‑T)=0,当Tij‑T>0时,G(Tij‑T)=1;
通过对刀具最少数量的定义,可以在保证加工效率的同时,最大化的降低加工的成本。
3.根据权利要求2所述的智能数控系统进行刀库管理的方法,其特征在于:所述S2中刀具使用优先级的确定方法如下:S21、设定共有m台机床同时需要一种刀具,其中一台机床用Jk表示,该刀具在Jk机床上为第w把刀具,则其使用时间表示为Tkw;
S22、设定刀具使用的优先级用v表示,其数值由下式表示:
且v值越小,优先级越高,在使用的排序中也越靠前;
通过设定刀具使用的优先级,可以合理的分配刀具,防止各机床之间工作的相互干扰。
4.根据权利要求3所述的智能数控系统进行刀库管理的方法,其特征在于:所述S3中智能刀库管理系统切换刀具的过程如下:S31、根据加工工序的需要,把各个机床下个工序所需要的刀具从刀库中用机械手臂取出,通过搬运设备输送到中间站点,并经过中间站点运送到换刀工位;
S32、当机床准备换刀时,通过机械手臂把机床上的刀具取出放在暂存工位上,并把放置在换刀工位上的刀具换上,继续加工;
S33、放在暂存工位上的刀具通过搬运设备输送到刀库中,并通过机械手臂放置在原先位置,同时通过机械手臂把下一工序的刀具取出,为下一次的换刀做准备。
5.根据权利要求4所述的智能数控系统进行刀库管理的方法,其特征在于:所述S4中刀具磨损检测的方法如下:S41、新刀具在入库之前进行刀具刃口检测,通过光线从底面照射到刀刃上,采集反射光线的数据,并用L0表示初始状态下刃口的长度;
S42、加工完成的刀具在进入刀库之前进行刀具磨损检测,因为刀具磨损越大,其刀刃的长度越短,光线从底面照射在刀刃上,反光的尺寸也就越小,并用L表示实时采集的刃口长度数据;
通过对刀具磨损程度的检测,为下一步的判断做准备。
6.根据权利要求5所述的智能数控系统进行刀库管理的方法,其特征在于:所述S4中刀具磨损程度的等级划分方法如下:用ψ表示刀具的磨损尺寸,其数值由下式确定:
ψ=L0‑L
并按照ψ的大小,把磨损程度分为三级,分别用I级、Ⅱ级、Ⅲ级表示,其中:S43、当0≤ψ≤0.1mm时,说明刀具磨损较小,磨损程度为I级;
S44、当0.1mm<ψ≤0.2mm时,说明刀具磨损较多,磨损程度为Ⅱ级;
S45、当ψ>0.2mm时,说明刀具磨损严重,磨损程度为Ⅲ级,此种情况下需要启动报警程序,通知工作人员更换刀具;
通过对刀具磨损情况的设定,可以实时的掌握刀具的状态,保证机床加工的顺利进行。
7.根据权利要求6所述的智能数控系统进行刀库管理的方法,其特征在于:所述S5中刀具选择的原则如下:S51、根据优先级的大小,并按照机床加工尺寸精度的不同,依次选择合适的刀具,高精度的尺寸需要选择磨损程度为I级的刀具,精度较低的尺寸选择磨损程度为Ⅱ级的刀具;
S52、通过智能刀库管理系统实时监控刀具的磨损情况,当磨损程度为I级的刀具的数量少于需求的数量时,启动报警程序,通知工作人员更换刀具。
8.根据权利要求7所述的智能数控系统进行刀库管理的方法,其特征在于:所述刀具搬运和切换的总时间T的调整方法如下:设定搬运设备的最大移动速度为Vmax,平均移动速度为V,其中:
正常状态下搬运设备以平均速度搬运刀具的,当Tij‑T≤0时,搬运的速度从V提升到Vmax,以保证加工的效率。