覆蓋件模具數(shù)控加工刀庫自動化應(yīng)用
2025-1-14 來源： 東風(fēng)汽車集團(tuán)有限公司研發(fā)總院 作者：楊 興 曹宇峰
在中國汽車市場競爭加劇的當(dāng)下，轎車覆蓋件模具設(shè)計(jì)和制造水平為了適應(yīng)市場不斷提升。為適應(yīng)市場對高端轎車模具提出的新要求，邁向自主開發(fā)、適應(yīng)目標(biāo)市場，提高數(shù)控加工效率和質(zhì)量勢在必行。數(shù)控加工自動化是公司重大課題，傳統(tǒng)的刀具管理使用體系存在著一系列問題 :占用數(shù)控主體作業(yè)時間 ; 操作者憑經(jīng)驗(yàn)選擇刀具類型 ; 無法進(jìn)行刀具加工干涉判斷 ; 刀具壽命和修磨標(biāo)準(zhǔn)無法統(tǒng)一問題等。通過自動化加工換刀ATC 的使用，不僅能徹底解決這些問題，通過刀具管理體系和配送制度的完善、能夠合理管理使用數(shù)控加工刀具，提升數(shù)控主體作業(yè)時間和數(shù)控加工安全性。
一、數(shù)控加工刀具自動對刀的流程
數(shù)控加工刀庫自動化對刀方式為機(jī)內(nèi)對刀和機(jī)外對刀兩種方式。課題實(shí)施前由于以往數(shù)控加工作業(yè)方式的慣性思維，現(xiàn)場對刀方式為操作工現(xiàn)場對刀作業(yè)，數(shù)控加工中心刀庫沒有充分發(fā)揮作用。為了充分提升對刀效率，此次課題研究采用機(jī)外對刀作為課題實(shí)施主要方式。
1.模具制造數(shù)字化加工經(jīng)歷的幾個階段
2017 年數(shù)控加工數(shù)字化起步階段 FMC 整體泡沫的制作程序化，控制實(shí)物尺寸。
2018年全數(shù)字化加工開始應(yīng)用階段模具結(jié)構(gòu)加工的全面數(shù)字化。
2020年精細(xì)化模面加工階段數(shù)碼測量技術(shù)使用，為數(shù)控編程提供現(xiàn)場實(shí)物尺寸。
2021 年自動化數(shù)控驗(yàn)證階段 VERICUT 軟件的引進(jìn)，防止數(shù)控加工干涉碰撞。
2022年自動化數(shù)控加工階段數(shù)控機(jī)外對刀儀的使用，完善數(shù)控刀具管理。
圖 1 數(shù)控加工自動加工陣地現(xiàn)場
圖 2 數(shù)控加工自動加工流程示意圖
2．實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工中心刀庫自動化基本要求
刀具使用的相關(guān)參數(shù)和相關(guān)信息需要和數(shù)控刀庫進(jìn)行匹配，數(shù)控加工刀具有相關(guān)的身份編碼，使用參數(shù)需要與數(shù)控機(jī)床的刀具庫信息相匹配。此外，刀具相關(guān)參數(shù)在數(shù)控編程的過程中需要引入，后續(xù) NC 代碼在運(yùn)行過程中會通過程序傳輸過程把相應(yīng)的刀具參數(shù)及加工信息植入數(shù)控加工中心的數(shù)控系統(tǒng)中，最終完成數(shù)控加工任務(wù)。數(shù)控刀具庫建立相關(guān)制度具體要求如下 :
①實(shí)施數(shù)控刀具配送制度，規(guī)范使用，由刀具技術(shù)人員進(jìn)行現(xiàn)場支持。
②開發(fā)刀庫自動化使用的數(shù)控加工程序模板，確定刀庫應(yīng)用相關(guān)參數(shù)。
③完善現(xiàn)場數(shù)控刀具管理、使用、保養(yǎng)制度，提升數(shù)控機(jī)床開動率。
④機(jī)外對刀裝置使用成為數(shù)控刀具使用的控制中樞。
（1）傳統(tǒng)數(shù)控加工對刀方式的流程
傳統(tǒng)數(shù)控加工對刀方式主要的特點(diǎn)，需要有經(jīng)驗(yàn)的數(shù)控技能人員進(jìn)行現(xiàn)場分析判斷，還需要來回奔波與工位和庫房之間，整個換刀環(huán)節(jié)效率低下，在工序較為復(fù)雜的數(shù)控加工，頻繁換刀，大幅降低機(jī)床實(shí)際開動率。
圖 3 數(shù)控加工自動加工流程示意圖
（2）傳統(tǒng)對刀方式現(xiàn)場問題幾種表現(xiàn)形式
①數(shù)控對刀的時間較長，機(jī)內(nèi)對刀參數(shù)需要操作工核定，新員工容易發(fā)生對刀的失誤。
②防止數(shù)控刀具加工與工件干涉，操作人員再次確認(rèn)刀具有效切削長度。
傳統(tǒng)數(shù)控對刀方式需要操作工有熟練的技巧，豐富的加工經(jīng)驗(yàn)，操作工培訓(xùn)的周期相對較長，而且不利于數(shù)控作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的實(shí)現(xiàn)，以技能人員經(jīng)驗(yàn)為主導(dǎo)的生產(chǎn)不利于企業(yè)核心技術(shù)提升。
圖 4 現(xiàn)場手工對刀設(shè)定高度
圖 5 數(shù)控加工人員確定刀具干涉長度示意圖
二、數(shù)控加工中心刀庫自動化應(yīng)用方案
1. 數(shù)控加工中心刀庫自動化前提硬軟件要求
（1）測量硬件方面 : 配備高端精密機(jī)外對刀儀作為整個對刀控制中樞。
（2）數(shù)控軟件方面 : 解決數(shù)控加工程序的優(yōu)化、并且把相應(yīng)的數(shù)控指令整合到數(shù)控加工代碼中，便于加工和檢測。
（3）加工管理方面 : 設(shè)立專職的數(shù)控刀具理員，集測刀、配送、管理、定損、新產(chǎn)品的定型，數(shù)據(jù)管理工作于一體。
（4）用戶方面機(jī)加車間為了適應(yīng)新作業(yè)方式，制定相應(yīng)的管理使用、管理流程。（圖 6）
圖 6 刀具庫自動化行動計(jì)劃書
2.刀具庫自動化具體實(shí)施的方案
（1）刀具配送制度的應(yīng)用流程
①拆卸機(jī)床刀柄庫數(shù)控加工刀具至工具運(yùn)輸專用小車。
②擦拭 BBT50 刀柄、數(shù)控加工刀具浮灰后運(yùn)送至數(shù)控刀具室。
③拆卸相關(guān)的數(shù)控刀具，數(shù)控刀柄組件。
④仔細(xì)清潔數(shù)控刀柄、刀具，去除燒結(jié)油膜。
⑤鑒定數(shù)控刀具使用情況，給出刀具使用評估報(bào)告（每周所有機(jī)床一次）。
⑥重新組裝相應(yīng)的數(shù)控刀具和刀柄。
⑦組合好的工具組件在刀具預(yù)調(diào)儀重新測量刀具使用參數(shù)。
⑧測量好的刀具打印刀具標(biāo)簽，重新在刀具做好標(biāo)識。
⑨網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)毒咝畔⒅翆?yīng)的數(shù)控機(jī)床。
⑩運(yùn)送檢定后的數(shù)控刀具至現(xiàn)場，重新安裝至機(jī)床刀柄庫。
圖 7 刀具配送整體流程示意圖
（2）刀庫專用使用的數(shù)控加工宏程序開發(fā)
根據(jù)數(shù)控加工程序的特點(diǎn)，宏程序進(jìn)行控制主程序的運(yùn)行流程。包含自動預(yù)熱、自動換刀、精度自動補(bǔ)償，加工工件重量補(bǔ)償?shù)墓δ埽郊拥毒叻钦Ｆ茡p檢測分項(xiàng)。
從數(shù)控編程的參數(shù)（轉(zhuǎn)速、進(jìn)給、長短刀具選擇等等）設(shè)置、刀具配送清單、程序清單、生產(chǎn)計(jì)劃安排、數(shù)控刀具的動態(tài)管理、刀具的成本管控、數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)化加工等，都必須嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)，否則任何一個環(huán)節(jié)的中斷，都會導(dǎo)致數(shù)控加工中斷。所以從開始的數(shù)控編程和機(jī)加結(jié)束的數(shù)控全自動加工入手，強(qiáng)制的要求的中間環(huán)節(jié)的標(biāo)準(zhǔn)化。( 圖 8)
圖 8 數(shù)控刀庫自動化使用數(shù)控程序開發(fā)流程示意圖
圖 9 數(shù)控機(jī)床庫的建立
圖 10 數(shù)控機(jī)床刀具加工庫的建立
圖 11 現(xiàn)在的數(shù)控刀具使用流程程圖
圖 12 刀具對刀的數(shù)據(jù)完全實(shí)現(xiàn)自動輸入過程圖
完善數(shù)控刀庫使用的同時，必須建立與之相應(yīng)數(shù)支撐控編程標(biāo)準(zhǔn)化庫作為 :
①數(shù)控軟件添加機(jī)床 3D 數(shù)模，仿真實(shí)物加工場景。
②數(shù)控加工刀柄、刀具庫作為標(biāo)準(zhǔn)模塊，根據(jù)加工需求隨時調(diào)用。
③數(shù)控加工機(jī)床頭庫和相應(yīng)的附加頭庫。
（3）制訂相應(yīng)的管理使用流程，并且不斷完善
（4）用戶方面的流程改變
由于引進(jìn)數(shù)控刀具機(jī)外對刀儀，對刀的任務(wù)職責(zé)轉(zhuǎn)移到刀具管理員和庫房中 ; 刀具的補(bǔ)償指令由刀具庫直接發(fā)送到數(shù)控機(jī)床，數(shù)控加工人員所執(zhí)行的只是正常的裝卸刀具，流程簡化。
三、數(shù)控加工中心刀具自動化實(shí)現(xiàn)后的效果分析
1.經(jīng)濟(jì)效果
（1）每日節(jié)省數(shù)控加工工時 2h/ 臺，五臺共計(jì) 10h/ 天 , 年工作時間 300 天。
（2）使用配送管理制度管理，減少錯誤操作。
（3）程序優(yōu)化節(jié)約加工工時 2h/ 套。全年按照班組加工能力每年 50 套工件數(shù)量240 件。
總共節(jié)約 :300 元 / 小時 *10 小時 * 300 天＋ 240 件 *2 小時 *300 元 / 小時 =1044000 元。
2.社會效益
（1）符合當(dāng)前節(jié)省人工重復(fù)勞動、防止出錯、提升效率的要求。
（2）節(jié)約人工成本和管理成本。
（3）利用數(shù)字化管理方法，提升企業(yè)的技術(shù)加工水平，提升企業(yè)競爭力。
四、總結(jié)
通過各專業(yè)部門的通力合作，經(jīng)過一年多的實(shí)驗(yàn)和論證，形成了有效使用數(shù)控加工中心刀具庫有效方法，及時滿足數(shù)控機(jī)加車間要求，良好的流程管理不僅降低了成本，縮短了制造的周期。對于數(shù)控加工自動化而言，刀庫自動化是總課題一個重要的子系統(tǒng)，開發(fā)應(yīng)用成功為今后的全面數(shù)字化加工鋪平道路。
（1）通過本次課題，優(yōu)化數(shù)控加工方法和工藝流程。
（2）提高了工作效率，降低了管理費(fèi)用。
（3）采用電子化的管理手段，方便刀具現(xiàn)場管理和加工數(shù)據(jù)收集。
（4）編程人員優(yōu)化數(shù)控程序是提高加工效率的有效途徑。
（5）管理的流程拓展在今后一段時間需要不斷地完善。
投稿箱：
如果您有機(jī)床行業(yè)、企業(yè)相關(guān)新聞稿件發(fā)表，或進(jìn)行資訊合作，歡迎聯(lián)系本網(wǎng)編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
如果您有機(jī)床行業(yè)、企業(yè)相關(guān)新聞稿件發(fā)表，或進(jìn)行資訊合作，歡迎聯(lián)系本網(wǎng)編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
更多相關(guān)信息
業(yè)界視點(diǎn)
| 更多
行業(yè)數(shù)據(jù)
| 更多
- 2025年7月 新能源汽車銷量情況
- 2025年7月 新能源汽車產(chǎn)量數(shù)據(jù)
- 2025年7月 基本型乘用車（轎車）產(chǎn)量數(shù)據(jù)
- 2025年7月 軸承出口情況
- 2025年7月 分地區(qū)金屬切削機(jī)床產(chǎn)量數(shù)據(jù)
- 2025年7月 金屬切削機(jī)床產(chǎn)量數(shù)據(jù)
- 2025年6月 新能源汽車銷量情況
- 2025年6月 新能源汽車產(chǎn)量數(shù)據(jù)
- 2025年6月 基本型乘用車（轎車）產(chǎn)量數(shù)據(jù)
- 2025年6月 軸承出口情況
- 2025年6月 分地區(qū)金屬切削機(jī)床產(chǎn)量數(shù)據(jù)
- 2025年6月 金屬切削機(jī)床產(chǎn)量數(shù)據(jù)
- 2025年5月 新能源汽車銷量情況
博文選萃
| 更多
- 機(jī)械加工過程圖示
- 判斷一臺加工中心精度的幾種辦法
- 中走絲線切割機(jī)床的發(fā)展趨勢
- 國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控機(jī)床何去何從？
- 中國的技術(shù)工人都去哪里了？
- 機(jī)械老板做了十多年，為何還是小作坊？
- 機(jī)械行業(yè)最新自殺性營銷，害人害己！不倒閉才
- 制造業(yè)大逃亡
- 智能時代，少談點(diǎn)智造，多談點(diǎn)制造
- 現(xiàn)實(shí)面前，國人沉默。制造業(yè)的騰飛，要從機(jī)床
- 一文搞懂?dāng)?shù)控車床加工刀具補(bǔ)償功能
- 車床鉆孔攻螺紋加工方法及工裝設(shè)計(jì)
- 傳統(tǒng)鉆削與螺旋銑孔加工工藝的區(qū)別