智能刀具库工艺流程(附件)【字数：6557】
日期 2021年4月20日 在现代制造业中，随着适用于小批量多生产的先进设备的出现，例如CNC机床和加工中心，各种CNC工具在CNC车间中占据了重要位置。但是，在刀具的信息管理和刀具的维护方面，有很多企业现在的管理方面还是很落后，这样影响了企业的生产效率，目前，在我国的很多小企业存在许多这样的问题。本文主要介绍智能刀具库的组成部分和工艺流程，刀具库主要由对刀仪、直线电机、EC612机械臂、西门子PLC和欧姆龙PLC组成。对刀仪用于刀具对刀，对刀仪上的理论值与机台同步；直线电机用于将机械臂送到需要取刀的位置上；机械臂用于抓取刀具和放刀；西门子PLC用于与机械臂、接驳台通信（取刀、放刀和控制接驳台）；欧姆龙PLC用于与直线电机通信（控制直线电机）。
目录
引言 1
一、 刀库布局与组成 2
（一） 对刀仪 2
（二） EC612机械臂 3
（三） 直线电机 4
（四） PLC 5
二、 智能刀库工艺流程与对刀工艺 6
（一） 智能刀库工艺流程 6
（二） 对刀工艺 6
三、 智能刀库功能实现 9
（一） 直线电机功能实现 9
（二） PLC与机械臂通信 10
（三） 机械臂自动运行实现 12
（四） 接驳台动作实现 13
总结 15
参考文献 16
谢辞 17
引言
随着智能化时代的来临，智能化已然成为当今制造技术的发展趋势之一。在智能化时代，智能制造技术将人工智能技术做到每一个环节，通过模拟人类的智能大脑活动。在生产过程中，来代替或者扩展制造系统的部分脑力活动，在生产过程中，系统可以24小时自动监控产线时的运行状态，并在外界受到的干扰或者内部发生的异常情况自动调整其正确的参数，从而实现了自组织能力。
刀具管理也顺应推动了先进制造技术的发展，精密加工的产品对刀具的使用也提出了各种新的要求，各种刀具的制造商开发了各种非标准刀具，去满足客户的要求，刀具的规格和型号越来越多，对刀具的管理、使用情况、维护等提 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
出了更高的要求。随着自动化和信息化的发展，开发更加全面的刀具管理系统才能满足中小企业的要求。自动化技术的发展使刀具的配送、运输、维护、安装和使用情况更加方便；随着信息技术的应用，制造现场的信息可以及时与整个企业的信息系统连接起来，为刀具的现场使用和系统管理提供了方便的桥梁。随着智能化的发展，更多以前由人工完成的工作转变为由人工智能机器人完成，为刀具管理系统中刀具的调配、运输、检验、安装等工作的更准确完成提供了技术保障。因此，可以说刀具管理是现代制造技术发展的产物，工具管理系统的出现也促进了现代制造技术的进一步发展。
本文将介绍数控车间生产中刀具库的工艺流程，主要涉及如何使刀具存取更方便、如何更有效地调度刀具、如何缩短刀具准备时间等。公司的工具管理存在很多问题：比如工具乱放很难找到；刀具收集不规范导致库存差异，刀具短缺影响正常生产；工具使用信息无法准确收集，导致数据统计和查询困难等问题，提供了解决方案。
刀库布局与组成
刀具库系统主要用于对存储智能车间加工中心和数控车床的生产用刀具进行智能管理。在刀具磨损或损坏时，及时提醒并更换新刀，保证加工顺利进行，减少机床换刀时间，提升车间运行效率。刀具库在布局上由备刀看板、备刀区、拆刀区、备刀库、组刀区、对刀仪、智能刀具库组成。图11为刀具库的布局图。
图11 刀具库布局图
为实现刀具库的整体功能，刀具库由对刀仪、EC612机械臂、直线电机、西门子PLC和欧姆龙PLC组成。
对刀仪
对刀仪介绍
在CNC加工中心的工件加工过程中，工件的装卸以及刀具调整等，占用了加工周期中一个很大的比例，在这之中，刀具的调整又费时又费力，而且又不容易准确，最后还需要试切一下。根据统计资料，一个工件加工的纯机动时间大概只占总时间的55%左右，装夹和对刀等其他辅助时间占了45%。因此，对刀仪便能够显示出它极大的优越性，如图12所示。
/
图12 对刀仪
对刀仪工作原理
对刀仪的核心部件是由一个高精度的开关（测头），有一个高硬度、高耐磨的硬质合金四面体（对刀探针）和一个信号传输接口组成的（其他件略）。四面体探针是用来跟刀具进行接触的，并且通过安装在其下的饶性支撑杆，把力传到高精度开关，开关所发出的通、断信号，同方信号传输接口器传输刀数控系统中进行方向识别、运算、补偿、存取等。
EC612机械臂
机器人的硬件组成
如图13所示，EC612协作机器人系统主要由机器人本体、控制箱(可选多种型号控制箱)和示教器组成。机器人本体模仿人的手臂，共有6个旋转关节，每个关节表示一个自由度。机器人关节包括肩部(关节1) ，肩部(关节2) ，肘部(关节3)，腕部1 (关节4)，腕部2 (关节5)和腕部3 (关节6)。基座用于机器人本体和底座连接，工具端用于机器人与工具连接。肩部和肘部之间以及肘部和腕部之间采用臂管连接。通过示教器操作界面或拖动示教功能，可以控制各个关节转动，使机器人末端工具移动到不同的位姿。
图13 EC612机器人系统
机械臂的性能及参数：自身重量为33.5kg，有效负载为12kg，自由度为6，工作半径为1304mm，关节范围为±360°，工具最大速度为3.2m/s，重复定位精度为±0.03mm。
EC612提供多个10接口，机器人末端工具法兰上有4个数字输入输出接口及2个模拟输入输出接口。控制箱通过高速专用总线与机械臂通信。
直线电机
直线异步电机
直线异步电动机的工作原理和旋转式异步电动机一样，定子绕组与交流电源相连接，通以多相交流电流后，则在气隙中产生一个平稳的行波磁场。该磁场沿气隙作直线运动，同时，在动子导体中感应出电动势，并产生电流，这个电流与行波磁场相互作用产生异步推动力，使动子沿行波方向作直线运动。若把直线异步电动机定子绕组中电源相序改变一下，则行波磁场移动方向也会反过来，根据这一原理，直线异步电动机作往复直线运动。
目录
引言 1
一、 刀库布局与组成 2
（一） 对刀仪 2
（二） EC612机械臂 3
（三） 直线电机 4
（四） PLC 5
二、 智能刀库工艺流程与对刀工艺 6
（一） 智能刀库工艺流程 6
（二） 对刀工艺 6
三、 智能刀库功能实现 9
（一） 直线电机功能实现 9
（二） PLC与机械臂通信 10
（三） 机械臂自动运行实现 12
（四） 接驳台动作实现 13
总结 15
参考文献 16
谢辞 17
引言
随着智能化时代的来临，智能化已然成为当今制造技术的发展趋势之一。在智能化时代，智能制造技术将人工智能技术做到每一个环节，通过模拟人类的智能大脑活动。在生产过程中，来代替或者扩展制造系统的部分脑力活动，在生产过程中，系统可以24小时自动监控产线时的运行状态，并在外界受到的干扰或者内部发生的异常情况自动调整其正确的参数，从而实现了自组织能力。
刀具管理也顺应推动了先进制造技术的发展，精密加工的产品对刀具的使用也提出了各种新的要求，各种刀具的制造商开发了各种非标准刀具，去满足客户的要求，刀具的规格和型号越来越多，对刀具的管理、使用情况、维护等提 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
出了更高的要求。随着自动化和信息化的发展，开发更加全面的刀具管理系统才能满足中小企业的要求。自动化技术的发展使刀具的配送、运输、维护、安装和使用情况更加方便；随着信息技术的应用，制造现场的信息可以及时与整个企业的信息系统连接起来，为刀具的现场使用和系统管理提供了方便的桥梁。随着智能化的发展，更多以前由人工完成的工作转变为由人工智能机器人完成，为刀具管理系统中刀具的调配、运输、检验、安装等工作的更准确完成提供了技术保障。因此，可以说刀具管理是现代制造技术发展的产物，工具管理系统的出现也促进了现代制造技术的进一步发展。
本文将介绍数控车间生产中刀具库的工艺流程，主要涉及如何使刀具存取更方便、如何更有效地调度刀具、如何缩短刀具准备时间等。公司的工具管理存在很多问题：比如工具乱放很难找到；刀具收集不规范导致库存差异，刀具短缺影响正常生产；工具使用信息无法准确收集，导致数据统计和查询困难等问题，提供了解决方案。
刀库布局与组成
刀具库系统主要用于对存储智能车间加工中心和数控车床的生产用刀具进行智能管理。在刀具磨损或损坏时，及时提醒并更换新刀，保证加工顺利进行，减少机床换刀时间，提升车间运行效率。刀具库在布局上由备刀看板、备刀区、拆刀区、备刀库、组刀区、对刀仪、智能刀具库组成。图11为刀具库的布局图。
图11 刀具库布局图
为实现刀具库的整体功能，刀具库由对刀仪、EC612机械臂、直线电机、西门子PLC和欧姆龙PLC组成。
对刀仪
对刀仪介绍
在CNC加工中心的工件加工过程中，工件的装卸以及刀具调整等，占用了加工周期中一个很大的比例，在这之中，刀具的调整又费时又费力，而且又不容易准确，最后还需要试切一下。根据统计资料，一个工件加工的纯机动时间大概只占总时间的55%左右，装夹和对刀等其他辅助时间占了45%。因此，对刀仪便能够显示出它极大的优越性，如图12所示。
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图12 对刀仪
对刀仪工作原理
对刀仪的核心部件是由一个高精度的开关（测头），有一个高硬度、高耐磨的硬质合金四面体（对刀探针）和一个信号传输接口组成的（其他件略）。四面体探针是用来跟刀具进行接触的，并且通过安装在其下的饶性支撑杆，把力传到高精度开关，开关所发出的通、断信号，同方信号传输接口器传输刀数控系统中进行方向识别、运算、补偿、存取等。
EC612机械臂
机器人的硬件组成
如图13所示，EC612协作机器人系统主要由机器人本体、控制箱(可选多种型号控制箱)和示教器组成。机器人本体模仿人的手臂，共有6个旋转关节，每个关节表示一个自由度。机器人关节包括肩部(关节1) ，肩部(关节2) ，肘部(关节3)，腕部1 (关节4)，腕部2 (关节5)和腕部3 (关节6)。基座用于机器人本体和底座连接，工具端用于机器人与工具连接。肩部和肘部之间以及肘部和腕部之间采用臂管连接。通过示教器操作界面或拖动示教功能，可以控制各个关节转动，使机器人末端工具移动到不同的位姿。
图13 EC612机器人系统
机械臂的性能及参数：自身重量为33.5kg，有效负载为12kg，自由度为6，工作半径为1304mm，关节范围为±360°，工具最大速度为3.2m/s，重复定位精度为±0.03mm。
EC612提供多个10接口，机器人末端工具法兰上有4个数字输入输出接口及2个模拟输入输出接口。控制箱通过高速专用总线与机械臂通信。
直线电机
直线异步电机
直线异步电动机的工作原理和旋转式异步电动机一样，定子绕组与交流电源相连接，通以多相交流电流后，则在气隙中产生一个平稳的行波磁场。该磁场沿气隙作直线运动，同时，在动子导体中感应出电动势，并产生电流，这个电流与行波磁场相互作用产生异步推动力，使动子沿行波方向作直线运动。若把直线异步电动机定子绕组中电源相序改变一下，则行波磁场移动方向也会反过来，根据这一原理，直线异步电动机作往复直线运动。
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