刀库中刀具的处理方法及装置与流程

1.本发明涉及自动化生产技术领域，具体而言，涉及一种刀库中刀具的处理方法及装置。


背景技术：

2.在一次工件加工过程中会使用多种刀具，各种刀具的类型与重量各不相同，对于存放刀具的刀库则会频繁使用。龙门式双驱结构的机床多使用后置式圆盘刀库，一般情况下刀库所能容纳的刀具数为偶数，所有刀具被夹持在均匀分布的刀套中，但由于所有刀具的重量不一样，若随意摆放则会造成刀库的重心不在旋转轴附近，这样会导致换刀时的旋转惯量随着刀库重心偏离刀盘中心距离的增大而增大，则会加大刀库传动机构的磨损，影响刀库的寿命与旋转定位精度；另外，长时间的频繁换刀会使刀库产生各种各样的故障。
3.针对上述相关技术中刀库中不同重量的刀具随意摆放会导致刀库中心存在重心偏移，导致刀库的可靠性较低的问题，目前尚未提出有效的解决方案。


技术实现要素：

4.本发明实施例提供了一种刀库中刀具的处理方法及装置，以至少解决相关技术中刀库中不同重量的刀具随意摆放会导致刀库中心存在重心偏移，导致刀库的可靠性较低的技术问题。
5.根据本发明实施例的一个方面，提供了一种刀库中刀具的处理方法，包括：获取刀库所在机床的工件处理信息；基于所述工件处理信息确定所述机床加工预定工件时所需刀具的特征信息；根据所述特征信息确定所述所需刀具在所述刀库中的摆放策略；基于所述摆放策略将所述所需刀具放置于所述刀库中。
6.可选地，获取刀库所在机床的工件处理信息，包括：读取所述机床的使用说明信息；基于所述使用说明信息确定所述工件处理信息。
7.可选地，基于所述工件处理信息确定所述机床加工预定工件时所需刀具的特征信息，包括：基于所述工件处理信息确定加工所述预定工件的工序信息；基于所述工序信息确定所述机床加工所述预定工件时所需刀具的特征信息。
8.可选地，根据所述特征信息确定所述所需刀具在所述刀库中的摆放策略，包括：基于所述特征信息确定加工所述预定工件所需刀具的刀具数量；获取所述刀具数量对应的多个刀具中每一个刀具的重量数据；基于所述每一个刀具的重量数据确定所述多个刀具在所述刀库中的摆放策略。
9.可选地，基于所述每一个刀具的重量数据确定所述多个刀具在所述刀库中的摆放策略，包括：将所述每一个刀具的重量数据按照升序排列，得到第一数组；将所述第一数组划分为第一子数组和第二子数组；对所述第一子数组和所述第二子数组中的重量数据按照数据特征分别进行重新排序，得到第三子数组和第四子数组；将所述第三子数组和所述第四子数组整合为第二数组；将所述第二数组中重量数据的排列顺序确定为所述多个刀具在
所述刀库中的摆放策略。
10.可选地，基于所述摆放策略将所述所需刀具放置于所述刀库中，包括：将所述多个刀具根据其在第二数组中的重量数据的排列顺序放置于所述刀库中。
11.根据本发明实施例的另外一个方面，还提供了一种刀库中刀具的处理装置，包括：获取单元，用于获取刀库所在机床的工件处理信息；第一确定单元，用于基于所述工件处理信息确定所述机床加工预定工件时所需刀具的特征信息；第二确定单元，用于根据所述特征信息确定所述所需刀具在所述刀库中的摆放策略；放置单元，用于基于所述摆放策略将所述所需刀具放置于所述刀库中。
12.可选地，所述获取单元，包括：读取模块，用于读取所述机床的使用说明信息；第一确定模块，用于基于所述使用说明信息确定所述工件处理信息。
13.可选地，所述第一确定单元，包括：第二确定模块，用于基于所述工件处理信息确定加工所述预定工件的工序信息；第三确定模块，用于基于所述工序信息确定所述机床加工所述预定工件时所需刀具的特征信息。
14.可选地，所述第二确定单元，包括：第四确定模块，用于基于所述特征信息确定加工所述预定工件所需刀具的刀具数量；获取模块，用于获取所述刀具数量对应的多个刀具中每一个刀具的重量数据；第五确定模块，用于基于所述每一个刀具的重量数据确定所述多个刀具在所述刀库中的摆放策略。
15.可选地，所述第五确定模块，包括：第一获取子模块，用于将所述每一个刀具的重量数据按照升序排列，得到第一数组；划分子模块，用于将所述第一数组划分为第一子数组和第二子数组；第二获取子模块，用于对所述第一子数组和所述第二子数组中的重量数据按照数据特征分别进行重新排序，得到第三子数组和第四子数组；整合子模块，用于将所述第三子数组和所述第四子数组整合为第二数组；确定子模块，用于将所述第二数组中重量数据的排列顺序确定为所述多个刀具在所述刀库中的摆放策略。
16.可选地，所述放置单元，包括：放置模块，用于将所述多个刀具根据其在第二数组中的重量数据的排列顺序放置于所述刀库中。
17.根据本发明实施例的另外一个方面，还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序被处理器运行时控制所述计算机存储介质所在设备执行上述中任一项所述的刀库中刀具的处理方法。
18.根据本发明实施例的另外一个方面，还提供了一种处理器，所述处理器用于运行计算机程序，其中，所述计算机程序运行时执行上述中任一项所述的刀库中刀具的处理方法。
19.在本发明实施例中，采用获取刀库所在机床的工件处理信息；基于工件处理信息确定机床加工预定工件时所需刀具的特征信息；根据特征信息确定所需刀具在刀库中的摆放策略；基于摆放策略将所需刀具放置于刀库中，通过本发明实施例提供的刀库中刀具的处理方法，实现了基于刀库中所有刀具的特征信息来确定刀具放置策略，使得刀具摆放后能够使得整个刀库的重心落在旋转轴附近的目的，达到降低选刀时的转动惯量，提高了刀库旋转定位精度以及寿命，进而解决了相关技术中刀库中不同重量的刀具随意摆放会导致刀库中心存在重心偏移，导致刀库的可靠性较低的技术问题。
附图说明
20.此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
21.图1是根据本发明实施例的刀库中刀具的处理方法的流程图；
22.图2是根据本发明实施例的可选的刀库中刀具的处理方法的流程图；
23.图3是根据本发明实施例的刀库中刀具的处理装置的示意图。
具体实施方式
24.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
25.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
26.实施例1
27.根据本发明实施例，提供了一种刀库中刀具的处理方法的方法实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
28.图1是根据本发明实施例的刀库中刀具的处理方法的流程图，如图1所示，该刀库中刀具的处理方法包括如下步骤：
29.步骤s102，获取刀库所在机床的工件处理信息。
30.由于一款机床一般只会用于相同产品的批量加工生产，所以对于加工同一个产品的程序是固定好的，且所需刀具类型以及刀具数量也是相同的。
31.因此，在该实施例中，获取刀库所在机床的工件处理信息，包括：读取机床的使用说明信息；基于使用说明信息确定工件处理信息。
32.例如，可以通过读取机床的使用说明书等用途说明信息来获取机床所能够加工的工件的信息，进而得到机床加工能够处理的工件的处理信息，比如，加工流程。
33.步骤s104，基于工件处理信息确定机床加工预定工件时所需刀具的特征信息。
34.在一种可选的实施例中，基于工件处理信息确定机床加工预定工件时所需刀具的特征信息，包括：基于工件处理信息确定加工预定工件的工序信息；基于工序信息确定机床加工预定工件时所需刀具的特征信息。
35.即，在该实施例中，可以基于工件处理信息来确定加工预定工件的工序信息，从而
可以确定加工预定工件所需刀具的特征信息，例如，刀具类型、刀具数量。
36.步骤s106，根据特征信息确定所需刀具在刀库中的摆放策略。
37.在一种可选的实施例中，根据特征信息确定所需刀具在刀库中的摆放策略，包括：基于特征信息确定加工预定工件所需刀具的刀具数量；获取刀具数量对应的多个刀具中每一个刀具的重量数据；基于每一个刀具的重量数据确定多个刀具在刀库中的摆放策略。
38.在该实施例中，可以根据多个刀具的重量数据来确定刀具在刀库中的摆放方式；具体地，基于每一个刀具的重量数据确定多个刀具在刀库中的摆放策略，包括：将每一个刀具的重量数据按照升序排列，得到第一数组；将第一数组划分为第一子数组和第二子数组；对第一子数组和第二子数组中的重量数据按照数据特征分别进行重新排序，得到第三子数组和第四子数组；将第三子数组和第四子数组整合为第二数组；将第二数组中重量数据的排列顺序确定为多个刀具在刀库中的摆放策略。
39.例如，对于多个刀具，可以将每一个刀具的重量数据按照升序进行排列，得到一个初始数组，接着将这个初始数组划分为两个数组，并对这两个数组进行优化处理，使得每个数组中重量数据排序后按照排列后的方式将刀具放置于圆盘式刀库中能够保持重心落在旋转轴附近。
40.步骤s108，基于摆放策略将所需刀具放置于刀库中。
41.由上可知，在本发明实施例中，获取刀库所在机床的工件处理信息；基于工件处理信息确定机床加工预定工件时所需刀具的特征信息；根据特征信息确定所需刀具在刀库中的摆放策略；基于摆放策略将所需刀具放置于刀库中，实现了基于刀库中所有刀具的特征信息来确定刀具放置策略，使得刀具摆放后能够使得整个刀库的重心落在旋转轴附近的目的，达到降低选刀时的转动惯量，提高了刀库旋转定位精度以及寿命。
42.因此，通过本发明实施例提供的刀库中刀具的处理方法，解决了相关技术中刀库中不同重量的刀具随意摆放会导致刀库中心存在重心偏移，导致刀库的可靠性较低的技术问题。
43.在一种可选的实施例中，基于摆放策略将所需刀具放置于刀库中，包括：将多个刀具根据其在第二数组中的重量数据的排列顺序放置于刀库中。
44.图2是根据本发明实施例的可选的刀库中刀具的处理方法的流程图，如图2所示，获取刀库中能够放置的刀具的数量n；将n个刀具对应的重量数据从小到大排序，得到初始数组；将初始数组分为两组；获取前一半的重量数据，并对前n/2个重量数据进行数值优化；获取后一半的重量数据，并对后n/2个重量数据进行数值优化；获取优化后的前n/2个重量数据和后n/2个重量数据；对优化后的前n/2个重量数据和后n/2个重量数据进行整合，得到目标数组，从而按照目标数组中重量数据确定刀具在刀盘上的摆放位置，按此顺序摆放刀具可使得整个刀库的重心落在旋转轴附近，不会使得转动惯量变化大，提高了旋转定位精度。
45.值得注意的是，在实际的加工过程中，一款机床一般只会用于相同产品的批量加工生产，所以对于加工同一个产品它的程序都是固定好的，且刀具类型与刀具数量也是相同的，在第一次加工前会逐一装到刀库上去，若对一个毛坯件一次成型，那它经历的步骤大致有开粗，半精，精光，开粗刀具一般比较重，适合重切削，而精光刀具则相对较轻，适合高速旋转精铣；若在第一次装夹刀具的时候不注意不同重量的刀具的装夹顺序。那么在之后
所使用的有序换刀方式下该刀盘会一直承受重心分布不均的情况，会导致换刀时转动惯量大，影响刀库寿命与换刀时的旋转定位精度。
46.因此，在本发明实施例中对刀具进行分布优化，可在第一次装夹刀具时平衡各个不同重量刀具对刀库重心的影响，保持刀库的重心在旋转轴附近。在后续的有序换刀过程中也保持相同的排布方式，不会影响刀库的旋转定位精度。
47.假设有一个16把刀的圆盘式刀库，每把刀的重量如下代码中数组中n的值，在经过从小到大排序后会变成[1，1，1，1，1，1，1，1，1.5，4.5，4.5，5，5，7.5，7.5，15],分成两个数组[1，1，1，1，1，1，1，1],[1.5，4.5，4.5，5，5，7.5，7.5，15],第一个数组经过优化后没变，保留此优化结果第二组数据优化后成为[4.5，4.5，5，7.5，7.5，5，1.5，15],两个结果最终生成该刀具的排布顺序为[4.5，1，4.5，1，5，1，7.5，1，7.5，1，5，1，1.5，1，15，1],按此顺序摆放刀具可使得整个刀库的重心落在旋转轴附近，不会使得转动惯量变化大，提高了旋转定位精度。
[0048]
下面为对刀具对应的重量数据进行处理的代码：
[0049]
n＝[1 1 1 1 1 1 1 1 15 1.5 4.5 5 7.5 7.5 5 4.5]；//刀库中刀具的重量
[0050]
n_sort＝sort(n)；//对数组n里面的元素按从小到大排列排序
[0051]
l_n_sort＝size(n_sort)；//数组n_sort的长度为1行16列
[0052]
a＝1/2//按1/2的比例
[0053]
b＝length(n_sort)；//得出数组n_sort的长度，为16
[0054]
c＝round(b*a)；//要等分的列数
[0055]
n1＝n_sort(1:c)；//n1数组为n_sort数组的前8个
[0056]
n2＝n_sort(c+1:b)；//n2数组为n_sort数组的后8个
[0057]
g_n1＝sum(n1)；//将数组n1中所有元素相加，及刀具重量之和
[0058]
g_n2＝sum(n2)；//将数组n1中所有元素相加，及刀具重量之和
[0059]
d＝360/n；//刀库中刀具相邻的角度
[0060]
l＝1；//假定刀爪距离刀库中心长度为l＝1
[0061]
e＝[1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16]；//数组e内元素表示刀具编号
[0062]
f1i＝perms(n1)；//得到数组n1的所有排列
[0063]
f2i＝perms(n2)；//得到数组n2的所有排列
[0064]
xe＝l*cos(d*(e
‑
1))；//e代表刀号，如1号刀爪x1的坐标为(x1，y1)
[0065]
ye＝l*sin(d*(e
‑
1)；
[0066]
x_all＝[xe,1,8]；//将所有刀具的横坐标组合成一个数组
[0067]
y_all＝[ye,1,8]；//将所有刀具的纵坐标组合成一个数组
[0068]
n1iy＝(n1*y_all)/g_n1；//n1y表示将n1数组中刀具的重量与其纵坐标位置相乘得到纵坐标的值
[0069]
n1ix＝(n1*x_all)/g_n1；//n1x表示将n1数组中刀具的重量与其横坐标位置相乘得到纵坐标的值
[0070]
n2iy＝(n2*y_all)/g_n2；//n2y表示将n1数组中刀具的重量与其纵坐标位置相乘得到纵坐标的值
[0071]
n2ix＝(n2*x_all)/g_n2；//n2x表示将n1数组中刀具的重量与其横坐标位置相乘得到纵坐标的值
[0072]
n1_final＝(n1x,n1y)；//得到n1数组中刀具重量重心分布的坐标
[0073]
n2_final＝(n2x,n2y)；//得到n2数组中刀具重量重心分布的坐标
[0074]
l1_cd＝sqrt((n1x)^2+(n1y)^2；//sqrt是算平方根的函数，此步骤可算出数组n1当前排列方式下重心距离旋转轴心的距离
[0075]
l2_cd＝sqrt((n2x)^2+(n2y)^2)；//sqrt是算平方根的函数，此步骤可算出数组n2当前排列方式下重心距离旋转轴心的距离
[0076]
g＝0；//此部分为循环程序，可以计算得出数组n1/n2中的所有排列时重心距离旋转轴心的距离
[0077]
for i＝1:8；
[0078]
g＝g+i；
[0079]
n1i_final＝(n1ix,n1iy)；
[0080]
n2i_final＝(n2ix,n2iy)；
[0081]
end
[0082]
fprintf(
‘
g＝％d\n’,[n1i_final],[n1i_final])；
[0083]
n1_sort＝sort[n1i_final]；//将n1数组所有排列情况下的重心距离按从小到大排序
[0084]
n2_sort＝sort[n2i_final]；//将n2数组所有排列情况下的重心距离按从小到大排序
[0085]
n1i＝n1_sort(1,1)；//取出n1_sort数组中的第一个数，即它距离旋转轴更近，所以它所对应的n1数组排列是重心最平均的
[0086]
n2i＝n2_sort(1,1)；//取出n2_sort数组中的第一个数，即它距离旋转轴更近，所以它所对应的n1数组排列是重心最平均的
[0087]
n1_result＝[f1i]；//重心最平均时的排列即为数组n1数组的最优解
[0088]
n2_result＝[f2i]；//重心最平均时的排列即为数组n2数组的最优解
[0089]
综上所述，在本发明实施例中，可以通过计算出不同重量的全部刀具在刀盘上的摆放顺序使得刀库重心落在旋转轴心附近，减小了选刀时的转动惯量，同时也减小了因不同重量刀具随意摆放造成的重心偏离的结构磨损，提高了旋转定位精度与刀库寿命。
[0090]
实施例2
[0091]
根据本发明实施例的另外一个方面，还提供了一种刀库中刀具的处理装置，图3是根据本发明实施例的刀库中刀具的处理装置的示意图，如图3所示，该刀库中刀具的处理装置包括：获取单元31，第一确定单元33，第二确定单元35以及放置单元37。下面对该刀库中刀具的处理装置进行说明。
[0092]
获取单元31，用于获取刀库所在机床的工件处理信息。
[0093]
第一确定单元33，用于基于工件处理信息确定机床加工预定工件时所需刀具的特征信息。
[0094]
第二确定单元35，用于根据特征信息确定所需刀具在刀库中的摆放策略。
[0095]
放置单元37，用于基于摆放策略将所需刀具放置于刀库中。
[0096]
此处需要说明的是，上述获取单元31，第一确定单元33，第二确定单元35以及放置单元37对应于实施例1中的步骤s102至s108，上述单元与对应的步骤所实现的示例和应用
场景相同，但不限于上述实施例1所公开的内容。需要说明的是，上述单元作为装置的一部分可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。
[0097]
由上可知，在本申请上述实施例中，可以利用获取单元获取刀库所在机床的工件处理信息；然后利用第一确定单元基于工件处理信息确定机床加工预定工件时所需刀具的特征信息；并利用第二确定单元根据特征信息确定所需刀具在刀库中的摆放策略；以及利用放置单元基于摆放策略将所需刀具放置于刀库中。通过本发明实施例提供的刀库中刀具的处理装置，实现了基于刀库中所有刀具的特征信息来确定刀具放置策略，使得刀具摆放后能够使得整个刀库的重心落在旋转轴附近的目的，达到降低选刀时的转动惯量，提高了刀库旋转定位精度以及寿命，解决了相关技术中刀库中不同重量的刀具随意摆放会导致刀库中心存在重心偏移，导致刀库的可靠性较低的技术问题。
[0098]
在一种可选的实施例中，获取单元，包括：读取模块，用于读取机床的使用说明信息；第一确定模块，用于基于使用说明信息确定工件处理信息。
[0099]
在一种可选的实施例中，第一确定单元，包括：第二确定模块，用于基于工件处理信息确定加工预定工件的工序信息；第三确定模块，用于基于工序信息确定机床加工预定工件时所需刀具的特征信息。
[0100]
在一种可选的实施例中，第二确定单元，包括：第四确定模块，用于基于特征信息确定加工预定工件所需刀具的刀具数量；获取模块，用于获取刀具数量对应的多个刀具中每一个刀具的重量数据；第五确定模块，用于基于每一个刀具的重量数据确定多个刀具在刀库中的摆放策略。
[0101]
在一种可选的实施例中，第五确定模块，包括：第一获取子模块，用于将每一个刀具的重量数据按照升序排列，得到第一数组；划分子模块，用于将第一数组划分为第一子数组和第二子数组；第二获取子模块，用于对第一子数组和第二子数组中的重量数据按照数据特征分别进行重新排序，得到第三子数组和第四子数组；整合子模块，用于将第三子数组和第四子数组整合为第二数组；确定子模块，用于将第二数组中重量数据的排列顺序确定为多个刀具在刀库中的摆放策略。
[0102]
在一种可选的实施例中，放置单元，包括：放置模块，用于将多个刀具根据其在第二数组中的重量数据的排列顺序放置于刀库中。
[0103]
实施例3
[0104]
根据本发明实施例的另外一个方面，还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在计算机程序被处理器运行时控制计算机存储介质所在设备执行上述中任一项的刀库中刀具的处理方法。
[0105]
实施例4
[0106]
根据本发明实施例的另外一个方面，还提供了一种处理器，处理器用于运行计算机程序，其中，计算机程序运行时执行上述中任一项的刀库中刀具的处理方法。
[0107]
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
[0108]
在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
[0109]
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为
一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
[0110]
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0111]
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
[0112]
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、只读存储器(rom，read
‑
only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0113]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。