CN112305992A - 数控加工设备无人值守加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种数控加工设备无人值守加工方法，无人值守加工前，安装所有零件到位，准备机床的刀具，调用数控程序，开始连续生产；在生产过程中实时监控负载情况，当零件某点切削负载大于阈值则停机；在零件孔加工前，测量孔加工刀具的长度，刀具长度和***录入的刀长偏差大于设定时停机；部分设定的零件加工内容完成后，使用机床内部测头对零件中所关注的加工尺寸进行测量，若尺寸超出设定值，则停机，若尺寸在公差范围内但偏离中值时，则进行刀具补偿，保证加工尺寸一致性；通过对监控加工过程保证过程安全和质量安全，若加工过程数据监控无异常，则加工程序正常运行至加工完成。本发明在现有数控设备基础上改造，实现数控设备无人看守的加工。
Description
技术领域
本发明涉及无人数控加工技术领域，具体为一种数控加工设备无人值守加工方法。
背景技术
随着智能制造的蓬勃发展，数控机床向高速、高效、高精化发展，但智能化设备或智能制造生产线的价格往往贵，对于大部分企业，除非特定的场合用于特定产品的加工，否则难以支撑设备或生产线的投入。
很多加工单位，限于用工成本及产品批量小和品种多的问题，数控设备的开机率和有效运行时间往往不足。在人力和物力不增加的前提下，延长数控设备的有效运行时间是提高产能的最优方法。而为了提升数控设备的利用率，或多或少都在执行两班制或多班制。多人在不同的班次看管同一数控设备，和正常班相比，多班制人员数量多，对员工身心健康也极为不利，难以激活员工的劳动积极性和创造性。智能制造是众多企业(车间)的发展方向，但智能制造设备引进或生产线建设价格往往很贵，大部分企业都难以承受。
实现现有数控设备的无人看守的连续加工，能够较小投入下，取消多班制，降低人员劳动强度，提高数控设备的有效运行时间，为智能车间建设打基础。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，本发明提出一种数控加工设备无人值守加工方法：
无人值守加工前，安装所有零件到位，准备机床的刀具，调用数控程序，开始连续生产；在生产过程中通过负载监控设备实时监控负载情况，当零件某点切削负载大于阈值则终止加工程序，设备停机；在零件孔加工前，测量孔加工刀具的长度，刀具长度和***录入的刀长偏差大于设定时，则终止加工程序，设备停机；部分设定的零件加工内容完成后，使用机床内部测头对零件中所关注的加工尺寸进行测量，若尺寸超出设定值，则终止加工程序并设备停机，若尺寸在公差范围内但偏离中值时，则进行刀具补偿，保证加工尺寸一致性；通过对加工过程的监控保证过程安全和质量安全，若加工过程数据监控无异常，则加工程序正常运行直至加工完成。
有益效果
本发明在现有数控设备的基础上改造，实现数控设备无人看守的加工，设备有效运行时间延长2～3倍，降低人员劳动强度的同时，生产效率、产品质量双提升。数控加工设备无人值守加工模式是目前状态下，向智能制造发展的中间阶段，根本上解决设备加工时长不够的问题，具有推广和应用价值。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1：本发明的流程图。
具体实施方式
一般情况下，数控设备加工时，操作员在设备旁边，主要负责实时检测零件尺寸、异常处理、坐标系确认、刀具维护、设备关机等事情。对于无人值守就需要通过技术手段解决相关操作和安全生产问题，即无人值守加工模式需要解决好生产的连续性和加工过程安全性。
生产的连续性包括能够一次装卡使数控设备夜间有足够的加工任务，或者使用自动化设备解决工件上下料。当部分工序加工内容多，例如一道工序加工时间在8h以上，不需要频繁装卡零件，可以由人员在中间过程装卡零件；对于工序加工内容少，单件产品加工时间短的零件，则需要相应的自动化设备替代人工在中间过程装卡零件。对于数控车床一般采用机械臂自动上下料，保证连续生产；对于加工中心使用柔性制造***是较好的解决方案。
加工安全性包括设备安全和质量安全。设备连续加工必须要解决设备加工过程中的设备安全和质量安全。设备安全，包括设备无人值守时，在加工异常后及时停机，不损坏设备；质量安全性，包括加工过程中不出现批量超差或报废，保证零件尺寸合格。
为实现无人值守加工模式，本实施例中针对上述生产的连续性和加工过程安全性要求，提出一种数控加工设备无人值守加工方法，通过一系列技术手段代替人工判断，实现加工程序自主运行，从而实现无人值守加工模式。
参照流程图所示，无人值守加工模式实施步骤如下：
a.工件准备：依据产品特点，设计相应的工装，将产品坯料批量定点安装在加工平台上。
b.刀具准备：统一管理加工刀具，做好刀具备份，统一在设备刀库中进行管理。
c.加工程序设计：编制工件加工程序。
d.机床负载监控：机床主轴传感器实时监控主轴负载情况，提取负载数据与负载设定阈值比对，当负载数据超出阈值，表明出现加工异常(如过切、干涉、撞刀、断刀等)，立即自动终止加工程序、停机。
设备负载监控是对设备负载进行实时采集、显示。设备异常加工时，往往伴随的现象时，加工负载急剧增加，对加工负载进行监测并实时控制，当加工负载超出正产运行状态，可以让机床实现停机。
e.刀具破损检测：加工过程中换刀时，在线检测新换刀具尺寸，与刀具名义尺寸比对，当刀具检测尺寸与名义尺寸差超过设置值，表明刀具出现破损情况，立即终止加工程序、停机，或者更换新的备用刀具，继续加工。
刀具破损检测的目的就是在加工前，通过自动程序，确认刀具是否完好，如果刀具出现问题，则设置程序使机床停机，确保加工使用的刀具长度或直径未超差。刀具破损检测在孔加工刀具中应用广泛，主要检测孔加工刀具长度，保证加工安全性。
f.工件在线检测：加工过程中，完成某些设定的关注尺寸加工后，使用机床在线测量探头，在线测量工件尺寸，与尺寸名义值比对，当尺寸差超过设置值，表明加工出现异常(如刀具破损、工装松动等)，立即自动终止加工程序、停机。
在线检测就是通过直接安装在生产线上的设备，利用软测量技术实时检测、实时反馈。例如利用机床自带测头，在机械加工完成后，使用测头对加工部位进行检测，包括深度方向的检测和直径方向的检测。当加工刀具破损，零件加工的深度尺寸或直径尺寸加工不到，这时对工件测量就会得知加工尺寸不到，进而设备报警、停机。另一方面，工件在线检测能够实时检测零件的加工尺寸，将刀具磨损直接补偿到程序，保证加工产品在尺寸公差范围内。
g.刀具寿命管理：依据刀具加工时间、寿命时间，当该刀具累计加工时间达到寿命设定值时，及时停止加工程序、停机，或者更换备用刀具，继续加工。
刀具寿命管理是指一把刀具从投入使用到刀具报废的切削时间总和。刀具寿命可以按照刀具实际的切削用时间计算，也可以使用加工产品的数量计算。在连续加工时，需要对刀具使用状态进行明确。当刀具破损时，零件材料未去除，粗加工量未去除，对精加工刀具非常不利，也可能引起机床撞机，非常危险。
h.刀具磨损补偿：根据工件在线检测数据，当工件在线检测结果与设置值出现偏差时，将偏差值按一定比例添加到刀具补偿，补偿刀具磨损和加工误差，保证工件加工尺寸贴近理论值。
i.加工过程数据监控无异常，加工程序正常运行直至加工完成，加工完成指定任务后，设备自行停机、关闭电源。
程序中依次循环监控机床负载数据、刀具破损检测数据、工件在线检测数据和刀具累计使用时间，对加工过程予以保护，当任意一项监控数据出现异常即暂停加工并按照设计方式进行处理。将此种模式方法应用于数控加工设备，完全可以实现无人值守加工模式，达到人休息设备不休息连续生产的目的。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (4)
1.一种数控加工设备无人值守加工方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：工件准备：依据产品特点，设计相应的工装，将产品坯料批量定点安装在加工平台上；
步骤2：刀具准备：统一管理加工刀具，做好刀具备份，统一在设备刀库中进行管理；
步骤3：加工程序设计：编制工件加工程序；
步骤4：按照加工程序进行加工，加工过程中，依次循环进行机床负载监控、刀具破损检测、工件在线检测和刀具使用时间累计，对加工过程予以保护；
所述机床负载监控指在加工过程中，通过负载监控设备实时监控负载情况，提取负载数据与负载设定阈值比对，当负载数据超出阈值，表明出现加工异常，自动终止加工程序、数控加工设备停机；
所述刀具破损检测指加工过程中换刀时，在线检测新换刀具尺寸，与刀具名义尺寸比对，当刀具检测尺寸与名义尺寸差超过设置值，表明刀具出现破损情况，自动终止加工程序、数控加工设备停机，或者更换新的备用刀具，继续加工；
所述工件在线检测指加工过程中，完成某些设定的关注尺寸加工后，使用机床在线测量探头，在线测量工件的关注尺寸，并与尺寸名义值比对，当测量尺寸在公差范围外，则表明加工出现异常，自动终止加工程序、数控加工设备停机，测量当尺寸在公差范围内但偏离中值时，则进行刀具磨损补偿，保证加工尺寸一致性；
所述刀具使用时间累计指依据刀具加工时间、寿命时间，当该刀具累计加工时间达到寿命设定值时，自动终止加工程序、数控加工设备停机，或者更换备用刀具，继续加工；
若加工过程监控无异常，则加工程序正常运行直至加工完成，加工完成指定任务后，设备自行停机、关闭电源。
2.根据权利要求1所述一种数控加工设备无人值守加工方法，其特征在于：所述负载监控设备为机床主轴传感器，实时监控主轴负载情况。
3.根据权利要求1所述一种数控加工设备无人值守加工方法，其特征在于：刀具破损检测用于在进行孔加工前，检测孔加工刀具长度。
4.根据权利要求1所述一种数控加工设备无人值守加工方法，其特征在于：所述刀具磨损补偿指根据工件在线检测数据，当工件在线检测结果与设置值出现偏差时，将偏差值按一定比例添加到刀具补偿中，补偿刀具磨损和加工误差，保证工件加工尺寸贴近理论值。
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20210202 |