优化刀库的运作第1部分：无缓冲换刀的旋转刀库[外文翻译].rar

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优化刀库的运作第1部分：无缓冲换刀的旋转刀库

摘要：最大限度减少数控机床的换刀轮候时间，以实现机床设备的刀具旋转装置或者旋转刀库的无缓冲换刀功能。要最大限度地减少刀库旋转和换刀时间，最重要的是使刀具在刀库中的顺序最优化。进行一组实验得到以下结果：对于刀具位置固定的旋转刀盘或者旋转式刀库来说，合理安排刀具的位置通常会得到较好的效果。对于那些大型的而且刀具使用频率分布是均匀的刀库来说，这种优化方式是最有利的。传统刀库中刀具的位置是随机分布的，与它相比，上述优化方式可以减少60%的换刀轮候时间。利用刀库的空插槽来操作刀库是一种很有用的方法。装备有缓冲换刀装置的盘型刀库的研究会在论文的第二部分阐述。
关键词：优化刀具位置•刀具旋转•刀库•机床•二次分配问题
1. 引言
数控机床通常备有数把不同型号的切削刀具来加工一个零件或部件。刀具储存在刀库中，需要的时候再从刀库中根据加工过程依次自动取出。换刀所用的时间是无用的，需要尽可能缩短。
由刀库运动造成的换刀轮候时间受刀具在刀库的位置的影响。通常，合理安排刀具在刀库中的位置可以极大地减少刀库的运动，所以，刀具经常根据加工过程依次排在一起。各种换刀方式、刀库管理和为最大限度地减少非生产性的轮候时间而进行刀具位置的优化的详细信息是本片论文的主题。假如，需要使用的刀具数量比刀库能装备刀具数量少，关于改变主要刀具设置的问题，等等，在其他文献资料中已经讨论过了。
本文由两部分组成。第一部分讨论旋转装置和没有装备缓冲换刀装置的盘型刀库。第二部分重点在于装备缓冲换刀装置的盘型刀库。
2. 刀具旋转装置和盘型刀库
普通车床、立式加工中心和冲压机的刀具旋转装置通常可以装备4~50把刀具，虽然刀具在这些机床上的使用时完全不同的，但是，他们的刀具的选择方式是基本一样的，都是通过刀盘的旋转来实现的。图1展示了一种立式加工中心的刀具转塔。装备有刀具转塔的机床与装备有盘型刀库的机床相比，刀具定位问题的数学的制定是一样的。至于数学的制定问题，会在后面给出。在后者，盘型刀库运作，使刀具从刀库中直接安装到机床主轴上。加工的步骤已经完成后，该刀具回到刀库原来的位置上，然后刀库再旋转，直到下一个需要装备的刀具。