隨著現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)的快速發(fā)展，設(shè)備和加工零件品種的呈多元化。由于生產(chǎn)加工的實(shí)際應(yīng)用需要，大量的刀具頻繁地使用在刀具庫(kù)以及機(jī)床之間流動(dòng)交換。數(shù)控機(jī)床已成為機(jī)械加工車間的核心設(shè)備。刀具在數(shù)量和種類上不斷在增加而且難管理，生產(chǎn)車間各種大量刀具頻繁地在刀具庫(kù)房與機(jī)床、機(jī)床設(shè)備之間流動(dòng)和交換。導(dǎo)致現(xiàn)有刀具管理方案已不能滿足多元化需求，RFID無(wú)線射頻技術(shù)將應(yīng)用于各種數(shù)控刀具信息采集。

RFID具有快速掃描、體積小、抗污染能力和耐久性強(qiáng)、可重復(fù)使用、穿透性和無(wú)屏障閱讀、數(shù)據(jù)記憶容量大安全性強(qiáng)等特點(diǎn)，因此在生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控、數(shù)據(jù)傳遞方面具有巨大的應(yīng)用潛力。本文以無(wú)線射頻技術(shù)為基礎(chǔ)，將RFID芯片安裝在刀具的刀柄上，實(shí)現(xiàn)刀具信息的采集與管理，降低綜合生產(chǎn)成本。

現(xiàn)有刀具管理存在無(wú)法分析刀具的整個(gè)壽命周期的記錄和數(shù)據(jù)，只是在時(shí)間點(diǎn)上實(shí)現(xiàn)刀具信息的采集與監(jiān)控，無(wú)法獲得未加工時(shí)的數(shù)據(jù);傳統(tǒng)刀具管理缺乏M2M(Machine to Machine)信息交互，無(wú)法實(shí)現(xiàn)集成化管理;現(xiàn)有刀具管理方案以滿足生產(chǎn)需求為目的，未考慮刀具整個(gè)生命周期內(nèi)的成本問(wèn)題。

針對(duì)刀具在機(jī)床中的使用進(jìn)行智能化管理，將刀具參數(shù)傳遞給機(jī)床，使刀具加入機(jī)床刀庫(kù)，供加工程序進(jìn)行調(diào)用。刀具加工完成時(shí)，將刀具生產(chǎn)時(shí)間寫入刀具的RFID中，實(shí)現(xiàn)刀具實(shí)時(shí)信息采集，刀具狀態(tài)跟蹤等功能。刀具信息管理系統(tǒng)參數(shù)采集及設(shè)定。刀具信息管理系統(tǒng)是指在制造單元內(nèi)的機(jī)器設(shè)備(如數(shù)控機(jī)床、對(duì)刀儀等)及RFID讀寫器進(jìn)行通訊的基礎(chǔ)上，利用無(wú)線射頻技術(shù)、CNC與RFID讀寫器采取串口通訊技術(shù)，實(shí)現(xiàn)刀具在其生命周期內(nèi)的信息監(jiān)控與存儲(chǔ)管理。

機(jī)床刀具管理的前提條件是刀具已經(jīng)進(jìn)行組刀，并通過(guò)對(duì)刀儀對(duì)刀。為了實(shí)現(xiàn)刀具相應(yīng)的功能，機(jī)床需要進(jìn)行刀庫(kù)初始化，將刀具加工時(shí)間寫入刀柄RFID中。由于高頻RFID的讀寫距離比較短，所以在讀寫刀柄的RFID時(shí)，要將天線通過(guò)氣動(dòng)裝置靠近RFID標(biāo)簽。

一、機(jī)床刀庫(kù)初始化

要實(shí)現(xiàn)數(shù)控刀具信息的智能化傳輸，首先要依靠數(shù)控機(jī)床。為確保在刀具裝入機(jī)床時(shí)自動(dòng)入刀庫(kù)，并將刀具參數(shù)從RFID標(biāo)簽讀入到機(jī)床刀庫(kù)中，需對(duì)機(jī)床刀庫(kù)進(jìn)行初始化操作，在機(jī)床有刀具變動(dòng)時(shí)，需要機(jī)床控制刀盤轉(zhuǎn)動(dòng)一周(見圖2)，將所有刀具重新初始化到機(jī)床刀庫(kù);對(duì)每把刀需要進(jìn)行如下操作：CNC通過(guò)指令驅(qū)動(dòng)氣缸頂升RFID讀頭，氣缸到位后，CNC獲取感應(yīng)開關(guān)狀態(tài)，啟動(dòng)RFID讀寫器工作;氣缸狀態(tài)維持500ms，CNC通過(guò)串口通訊驅(qū)動(dòng)RFID讀寫器對(duì)刀柄RFID芯片進(jìn)行讀取操作;收回氣缸，CNC檢測(cè)氣缸磁感應(yīng)開關(guān)到位后，刀具繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn);需要控制的功能：在CNC操作界面加一個(gè)按鈕，每按一次該按鈕刀盤自動(dòng)旋轉(zhuǎn)一周，確保每次換刀都能轉(zhuǎn)動(dòng)一周，初始化機(jī)床刀庫(kù);不允許直接將刀安裝到機(jī)床的刀庫(kù)刀柄。

二、刀具生產(chǎn)時(shí)間記錄

在卸(組)刀時(shí)，會(huì)將刀具的生產(chǎn)量(加工時(shí)間)寫入到刀具管理系統(tǒng)中。將機(jī)床加工時(shí)間寫入刀柄的RFID中的流程如下：

1、在機(jī)床卸刀前或組刀后，機(jī)床記錄使用的刀具，旋轉(zhuǎn)刀盤，逐個(gè)寫入刀具加工時(shí)間;

2、氣缸狀態(tài)維持500ms，CNC通過(guò)串口通訊驅(qū)動(dòng)RFID讀寫器并對(duì)刀柄RFID芯片進(jìn)行寫入操作;

3、收回氣缸，CNC檢測(cè)氣缸磁感應(yīng)開關(guān)到位后，刀盤繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。

要保證上述方案操作順利進(jìn)行，需在CNC操作界面增加一個(gè)按鈕，在卸刀前或組刀后，按一次按鈕，使機(jī)床旋轉(zhuǎn)一周，并寫入刀具使用時(shí)間，最終完成刀具壽命的控制。在進(jìn)行方案流程操作時(shí)，應(yīng)注意操作規(guī)范。

三、RFID芯片中刀具數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

刀具編碼是確定刀具身份唯一性的重要信息，將其寫入RFID，通過(guò)刀具編碼來(lái)管理每一把刀具。在編寫相應(yīng)程序時(shí)，可根據(jù)刀具的規(guī)格型號(hào)確定刀具的名義直徑、名義長(zhǎng)度及相應(yīng)程序，然后根據(jù)實(shí)際情況給予相應(yīng)的直徑補(bǔ)償和長(zhǎng)度補(bǔ)償。由于同一把刀具可以安裝在不同的機(jī)床上，同一臺(tái)機(jī)床也可以加工不同產(chǎn)品，加工產(chǎn)品時(shí)，也可能出現(xiàn)異常情況，故在加工時(shí)，需要展示以上加工信息?？赏ㄟ^(guò)程序控制，在加工過(guò)程動(dòng)態(tài)展示報(bào)表顯示刀具編碼、加工產(chǎn)品、產(chǎn)品數(shù)量、異常信息等以及RFID記錄中的刀具編碼、刀具壽命、刀具已使用時(shí)間等信息。

刀具整個(gè)生命周期一般包括計(jì)劃、采購(gòu)、標(biāo)識(shí)、入庫(kù)、借出、裝配、使用、歸還、重磨、報(bào)廢等多個(gè)環(huán)節(jié)。通過(guò)刀柄上裝有RFID電子標(biāo)簽進(jìn)行刀具全生命周期的生命信息讀寫與采集識(shí)別，在數(shù)控機(jī)床等設(shè)備主機(jī)上安裝RFID讀寫器設(shè)備，讓RFID電子標(biāo)簽與主要控制系統(tǒng)之間進(jìn)行信息交互接口，建立RFID標(biāo)簽成為信息載體從而實(shí)現(xiàn)刀具與主機(jī)以及主機(jī)與主機(jī)之間的信息交互，這樣達(dá)到刀具壽命的預(yù)測(cè)。