【編者按】在柔性制造系統(tǒng)中县防，需要有一個先進、實用、功能完善的刀具管理系統(tǒng)慎冤，以實現(xiàn)柔性制造系統(tǒng)中刀具的調(diào)度、儲存及信息管理等任務(wù)沧卢。本文介紹了柔性制造系統(tǒng)中刀具的檢測方法及管理蚁堤。

　　在柔性制造系統(tǒng)中，被加工零件的品種較多但狭，零件加工工藝比較復(fù)雜披诗，且工序高度集中，需要的刀具種類立磁、規(guī)格呈队、數(shù)量是很多的剥槐。隨著被加工零件的變化和刀具磨損、破損宪摧，需要定時強制性換刀和隨機換刀助潭。系統(tǒng)運行過程中，刀具頻繁的在各機床之間连欲、機床與刀庫之間進行交換打且，刀具流的運輸、管理和監(jiān)控是很復(fù)雜的椅损。因此帘战，需要有一個先進、實用吉挎、功能完善的刀具管理系統(tǒng)斑永，以實現(xiàn)柔性制造系統(tǒng)中刀具的調(diào)度、儲存及信息管理等任務(wù)衰呢。（參閱內(nèi)冷卻刀具最小潤滑加工工藝 ）

　　1夫凭、刀具管理系統(tǒng)應(yīng)具備的性能

　　刀具管理系統(tǒng)應(yīng)具備的性能：一是管理數(shù)量龐大的刀具，通常是數(shù)百把至幾千把刀具猪出；二是刀具輸送自動化程度高妇乏，具有高性能、智能化的機器人作為刀具流動的傳送工具鬓催；三是自動肺素、準(zhǔn)確地采集刀具信息；四是借助大型數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)對刀具的調(diào)度及動靜態(tài)最優(yōu)化管理宇驾；五是自動在線檢測刀具壽命及刀具磨損倍靡、破損管理，并能實現(xiàn)在線換刀功能课舍。為此塌西，以某一關(guān)鍵零部件的柔性加工系統(tǒng)中的刀具管理系統(tǒng)為例進行說明。

　　2筝尾、刀具管理系統(tǒng)的組成

　　該系統(tǒng)采用VB6.0編程系統(tǒng)軟件作為開發(fā)平臺捡需，由6個程序塊及5個外存文件組成。

　〕镆（1）程序塊

　　1）用戶登錄模塊主要實現(xiàn)對系統(tǒng)的保護措施站辉，防止非法用戶進入系統(tǒng)，確保系統(tǒng)數(shù)據(jù)和系統(tǒng)運行的安全损姜。

　　2）系統(tǒng)運行控制模塊主要實現(xiàn)系統(tǒng)的初始化饰剥，以完成對在線刀具管理各種模塊的起停控制、任務(wù)排隊及接口管理寺癌，確認加工中心刀庫及中央刀庫的信息雌褥。

　　3）刀具離線管理模塊主要實現(xiàn)刀具庫的管理，進行刀具需求分析彼窥，刀具裝配計劃編制俭般，刀具的刃磨和預(yù)調(diào)，刀具的編碼生成写阐、粘貼及信息輸入雕零，刀具的組件管理，生成刀具購買清單蝉择，及時向線內(nèi)提供所需刀具斟漏。

　　4）刀具在線管理模塊主要實現(xiàn)柔性制造系統(tǒng)內(nèi)的刀具活動的管理，保證加工中心在正確的時間得到正確的刀具蛀植，完成對加工中心刀具的需求與供給存研，運用適當(dāng)?shù)牟呗詫崿F(xiàn)刀具的合理選擇、調(diào)度以及刀具運送指令的下達和刀具剩余壽命的計算填要。

　　5）系統(tǒng)信息管理模塊主要完成缺刀檢查苦厅，刀具入庫管理(包括新刀入庫和從柔性自動線上返回的刀具入庫)，刀具出庫管理关串，磨損拧廊、破損刀具的管理以及數(shù)據(jù)庫管理。

　　6）系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控模塊主要實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)刀具晋修、設(shè)備故障的監(jiān)控以及為刀具管理系統(tǒng)實時管理提供必要的資源狀況信息吧碾。這6個程序塊是系統(tǒng)的主要組成部分，它們按照一定的邏輯順序相互調(diào)用墓卦，使系統(tǒng)具有完善倦春、合理的刀具管理功能，同時又是結(jié)構(gòu)相互獨立的子程序模塊落剪，子程序間通過數(shù)據(jù)傳遞而相互聯(lián)系睁本。

　　（2）外數(shù)據(jù)庫文件

　　1）刀具文件忠怖、存放所有刀具的主要參數(shù)添履，每1把刀具的參數(shù)作為1個記錄。

　　2）機床文件

　　存放機床的主要參數(shù)脑又，一種型號的機床參數(shù)作為1個記錄。

　　3）工藝數(shù)據(jù)文件

　　存放各種與加工有關(guān)的工藝數(shù)據(jù)蛹暗，一種加工方法的數(shù)據(jù)作為1個記錄噪终。

　　4）切削條件系數(shù)文件

　　存放決定切削條件的各種系數(shù)。

　　5）磨損坑哥、破損刀具文件

　　存放磨損痒蛇、破損刀具的主要參數(shù)萎括，每1把刀具的參數(shù)作為1個記錄。

　　3俺下、刀具磨損和破損的在線檢測

　　刀具磨損和破損在線檢測的方法很多巡蛋，主要有功率檢測、聲發(fā)射檢測预铁、學(xué)習(xí)模式嚣赤、力檢測等。在此介紹一種利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對柔性制造系統(tǒng)中的刀具的檢測方法簸翠。

　∥コ濉（1）刀具負載模型的建立

　　切削加工過程中刀具所受的負載與很多因素有關(guān)，根據(jù)在線檢測的要求蒋毕，僅考慮幾個較大的影響因素略荡，即主軸轉(zhuǎn)速、進給速度歉胶、切削深度汛兜、加工材料的切削性能4個因素，則刀具負載的模型為

　　F=f(s,v,h,m)

　　式中：

　　F?負載向量通今；

　　h?切削深度粥谬；

　　s?主軸轉(zhuǎn)速；

　　m?材料的切削性能衡创；

　　v?進給量帝嗡。

　　很明顯，上式僅能說明負載與各個影響因素有關(guān)璃氢，可以用微分幾何的數(shù)學(xué)方法或?qū)嶒灥姆椒ń⑾鄳?yīng)的關(guān)系式哟玷，但應(yīng)用于在線檢測效果并不理想。在此一也，應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)處理該刀具的負載模型巢寡。

　　（2）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

　　本刀具負載自適應(yīng)控制的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用3層的BP結(jié)構(gòu)椰苟。根據(jù)上面的分析抑月，顯然輸入層有4個節(jié)點，輸出層有3個節(jié)點跷塘，即負載在XYZ方向的大小苗鸦。考慮到本負載自適應(yīng)控制系統(tǒng)的特性跋共，可以認為負載是進給速度的連續(xù)函數(shù)外羽，根據(jù)Kolmogorov定理，中間隱層的節(jié)點數(shù)應(yīng)為2倍的輸入點數(shù)再加1。因此捡奖，本神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為輸入層4個節(jié)點张庄，中間層9個節(jié)點，輸出層3個節(jié)點窍蚤。根據(jù)上面的分析拢杠，采取每個節(jié)點給定4個值，以它們的不同組合作為樣本輸入數(shù)據(jù)夏植，這樣可得256個樣本舰断。具體做法是：將各個輸入量在可能的變化范圍內(nèi)大體分為4等份，并用實驗的方法測出在每種輸入情況下的負載值你踩。在得到256個樣本后诅岩，采用離線進行學(xué)習(xí)，得出每個節(jié)點的權(quán)值带膜，這樣經(jīng)過學(xué)習(xí)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)就建立了相應(yīng)的刀具負載模型吩谦，為刀具的在線檢測提供條件。

　∠ヅ骸（3）刀具在線檢測原理

　　首先測出刀具的切削深度和進給量式廷，連同主軸轉(zhuǎn)速和加工材料的類型一起輸入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器。由神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器進行負載計算芭挽，得出的負載輸入至檢測器滑废。檢測器輸出的結(jié)果與輸入信號進行比較，若該負載超過刀具的疲勞條件下的裂紋擴展負載袜爪，則減小刀具的進給速度蠕趁，并將進給速度的減小量反饋到CNC控制器，使CNC控制器做出相應(yīng)的控制辛馆，以使得負載的大小改變到安全的水平俺陋。

　　在柔性制造系統(tǒng)中，一個好的刀具管理系統(tǒng)和在線檢測技術(shù)昙篙，不僅能提高加工生產(chǎn)率降再、降低勞動成本，而且對于產(chǎn)品優(yōu)化組合揖岔、減少故障率都會起到非常關(guān)鍵的作用序峦。

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