[發明專利]用于檢查和更換切削刀具的自動化系統

在審

• 申請號: 201980093490.5
• 申請日: 2019-03-01
• 公開（公告）號: CN113518688A
• 公開（公告）日: 2021-10-19
• 發明（設計）人: L·A·安德森;D·卡普托
• 申請（專利權）人: L·A·安德森;D·卡普托
• 主分類號: B23Q17/09
• 分類號: B23Q17/09;B23Q17/24
• 代理公司: 深圳市百瑞專利商標事務所(普通合伙) 44240
• 代理人: 金輝

一種用于評估機床中切削刀具刀片狀況的方法和自動化系統，該自動化系統包括檢查裝置和用于刀具磨損評估的處理軟件。這種系統包括基于由后處理軟件提供的評估或基于用戶定義的設置，操縱一個或多個切削刀具刀片、在切削刀具刀片磨損或損壞時更換它/它們的裝置。

技術領域

本發明涉及一種用于檢測機床的切削刀具磨損狀況的自動化系統及其方法。特別地，本發明涉及一種用于自動分析并最終更換金屬切削機床的破損和/或磨損的切削刀具的系統和方法。

背景技術

在每個加工過程中，由于刀具和工件之間的相互作用，刀具變得磨損并需要在其斷裂之前進行更換，或者通常在刀具狀態對加工過程的結果(包括工件的質量)產生負面影響之前進行更換。這種磨損機制的進度取決于許多因素，并表現出顯著的差異。在傳統的數控機床中，設計加工工藝以避免為更換機器刀具庫中的刀具而造成不必要的停頓。

數控編程人員為工件材料和所需工藝(即鉆孔、鏜孔、銑削等)準確地選擇合適的刀具，以使刀具的壽命長于加工的持續時間。以這種方式，刀具在加工過程中保持其幾何和機械性質，并因此使刀具在切削過程中的性能保持一致。在應用此程序時，刀具庫中的刀具不必在加工過程中更換，而是僅在加工結束時進行更換。

在某些情況下，每當工藝過長或工件材料難以切削時，無法找到壽命長于工藝持續時間的刀具；在這種情況下，為了確保工藝的連續性，會使用一個或多個姊妹刀具。姊妹刀具在此傾向于作為與原始刀具相同的刀具；這些姊妹刀具存放在刀具庫中，并且當原始刀具在加工過程中變得磨損時，機床會從刀具庫中取出姊妹刀具并用其代替原始刀具，以保證加工過程的連續性。

通常，在加工過程中不檢查原始刀具的狀態；事實上，刀具的壽命僅根據刀具制造商提供的信息進行估算，并在加工過程的設計階段進行驗證。

在這種設計階段(通常是反復地)，數控編程人員使用計算機輔助制造(CAM)軟件來模擬該過程，并在加工之后驗證刀具的性能和工件的質量。通過一系列測試，編程人員檢查刀具在工藝條件(其控制刀具何時磨損)下的實際壽命。根據從CAM檢索到的信息、綜合經驗和已完成的測試，選擇正在設計的工藝中使用的刀具的壽命，使壽命有時會是固定參數，這意味著其之后不再更改。

刀具的壽命定義了刀具在被更換之前可以在加工中使用多長時間。刀具的壽命是重要的參數，因為它必須確保刀具被充分使用以避免過早報廢從而使工藝成本最小化，同時必須確保它不會被過度使用，導致與刀具磨損和破損相關的所有問題。這在實踐中意味著，出于安全原因，與可能得至于特定的刀具的實際壽命相比，數控編程人員分配的壽命往往是保守值，其低于標稱刀具壽命(即刀具制造商指定的)。

一旦編程人員選擇了刀具的壽命并且工藝可靠，則設計階段結束，生產階段開始。在生產階段，刀具一旦達到其壽命(編程人員指定的壽命)，就會被系統地更換。

在本領域中已知有幾種用于刀具更換的策略，但所有這些策略都涉及手動過程。更換可在以下時期中完成，例如，(i)在工作輪換期間(在生產期間，使用另一把刀具或操作姊妹刀具時)；(ii)在機器的所有使用的刀具變換時的預定時間(清空整個刀具庫并重新裝滿新刀具)；(iii)在工作輪換結束時，如果姊妹刀具的數量足夠多以確保在整個工作輪換期間連續運行；及其它情況。在任何情況下，操作員必須從機器中取出磨損的刀具并用新刀具來更換它。

如今，機械加工公司采用了多種策略來最大限度地延長刀具壽命并降低總體刀具成本。

作為相關的現有技術文獻，US2018299865A1公開了一種在數控中實現，用于監視和控制運行期間的機床刀具的方法，其包括對由包含有關刀具狀態(刀具破損、刀具磨損)的信息的不同來源提供的信號進行評估，以及通過專用數控程序執行適當的反作用。公開了一種作為潛在的信息源的相機，通過可由數控觸發的機器人來移動該相機，以評估刀具的狀態。