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)加工的實際應(yīng)用需要，大量的刀具頻繁地使用在刀具庫以及機床之間流動交換。數(shù)控機床已成為機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房與機床、機床設(shè)備之間流動和交換。導致現(xiàn)有刀具管理方案已不能滿足多元化需求，RFID無線射頻技術(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、可重復(fù)使用、穿透性和無屏障閱讀、數(shù)據(jù)記憶容量大安全性強等特點，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。本文以無線射頻技術(shù)為基礎(chǔ)，將RFID芯片安裝在刀具的刀柄上，實現(xiàn)刀具信息的采集與管理，降低綜合生產(chǎn)成本。

現(xiàn)有刀具管理存在無法分析刀具的整個壽命周期的記錄和數(shù)據(jù)，只是在時間點上實現(xiàn)刀具信息的采集與監(jiān)控，無法獲得未加工時的數(shù)據(jù);傳統(tǒng)刀具管理缺乏M2M(Machine to Machine)信息交互，無法實現(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，未考慮刀具整個生命周期內(nèi)的成本問題。

針對刀具在機床中的使用進行智能化管理，將刀具參數(shù)傳遞給機床，使刀具加入機床刀庫，供加工程序進行調(diào)用。刀具加工完成時，將刀具生產(chǎn)時間寫入刀具的RFID中，實現(xiàn)刀具實時信息采集，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)的機器設(shè)備(如數(shù)控機床、對刀儀等)及RFID讀寫器進行通訊的基礎(chǔ)上，利用無線射頻技術(shù)、CNC與RFID讀寫器采取串口通訊技術(shù)，實現(xiàn)刀具在其生命周期內(nèi)的信息監(jiān)控與存儲管理。

機床刀具管理的前提條件是刀具已經(jīng)進行組刀，并通過對刀儀對刀。為了實現(xiàn)刀具相應(yīng)的功能，機床需要進行刀庫初始化，將刀具加工時間寫入刀柄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，要將天線通過氣動裝置靠近RFID標簽。

一、機床刀庫初始化

要實現(xiàn)數(shù)控刀具信息的智能化傳輸，首先要依靠數(shù)控機床。為確保在刀具裝入機床時自動入刀庫，并將刀具參數(shù)從RFID標簽讀入到機床刀庫中，需對機床刀庫進行初始化操作，在機床有刀具變動時，需要機床控制刀盤轉(zhuǎn)動一周(見圖2)，將所有刀具重新初始化到機床刀庫;對每把刀需要進行如下操作：CNC通過指令驅(qū)動氣缸頂升RFID讀頭，氣缸到位后，CNC獲取感應(yīng)開關(guān)狀態(tài)，啟動RFID讀寫器工作;氣缸狀態(tài)維持500ms，CNC通過串口通訊驅(qū)動RFID讀寫器對刀柄RFID芯片進行讀取操作;收回氣缸，CNC檢測氣缸磁感應(yīng)開關(guān)到位后，刀具繼續(xù)運轉(zhuǎn);需要控制的功能：在CNC操作界面加一個按鈕，每按一次該按鈕刀盤自動旋轉(zhuǎn)一周，確保每次換刀都能轉(zhuǎn)動一周，初始化機床刀庫;不允許直接將刀安裝到機床的刀庫刀柄。

二、刀具生產(chǎn)時間記錄

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

1、在機床卸刀前或組刀后，機床記錄使用的刀具，旋轉(zhuǎn)刀盤，逐個寫入刀具加工時間;

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

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

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

三、RFID芯片中刀具數(shù)據(jù)存儲

刀具編碼是確定刀具身份唯一性的重要信息，將其寫入RFID，通過刀具編碼來管理每一把刀具。在編寫相應(yīng)程序時，可根據(jù)刀具的規(guī)格型號確定刀具的名義直徑、名義長度及相應(yīng)程序，然后根據(jù)實際情況給予相應(yīng)的直徑補償和長度補償。由于同一把刀具可以安裝在不同的機床上，同一臺機床也可以加工不同產(chǎn)品，加工產(chǎn)品時，也可能出現(xiàn)異常情況，故在加工時，需要展示以上加工信息?？赏ㄟ^程序控制，在加工過程動態(tài)展示報表顯示刀具編碼、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、刀具已使用時間等信息。

刀具整個生命周期一般包括計劃、采購、標識、入庫、借出、裝配、使用、歸還、重磨、報廢等多個環(huán)節(jié)。通過刀柄上裝有RFID電子標簽進行刀具全生命周期的生命信息讀寫與采集識別，在數(shù)控機床等設(shè)備主機上安裝RFID讀寫器設(shè)備，讓RFID電子標簽與主要控制系統(tǒng)之間進行信息交互接口，建立RFID標簽成為信息載體從而實現(xiàn)刀具與主機以及主機與主機之間的信息交互，這樣達到刀具壽命的預(yù)測。