RFID机床刀具信息管理实现智能化管控

随着现代数控技术的快速发展，设备和加工零件品种的呈多元化。由于生产加工的实际应用需要，大量的刀具频繁地使用在刀具库以及机床之间流动交换。数控机床已成为机械加工车间的核心设备。刀具在数量和种类上不断在增加而且难管理，生产车间各种大量刀具频繁地在刀具库房与机床、机床设备之间流动和交换。导致现有刀具管理方案已不能满足多元化需求，RFID无线射频技术将应用于各种数控刀具信息采集。

RFID具有快速扫描、体积小、抗污染能力和耐久性强、可重复使用、穿透性和无屏障阅读、数据记忆容量大安全性强等特点，因此在生产数据采集、监控、数据传递方面具有巨大的应用潜力。本文以无线射频技术为基础，将RFID芯片安装在刀具的刀柄上，实现刀具信息的采集与管理，降低综合生产成本。

现有刀具管理存在无法分析刀具的整个寿命周期的记录和数据，只是在时间点上实现刀具信息的采集与监控，无法获得未加工时的数据;传统刀具管理缺乏M2M(Machine to Machine)信息交互，无法实现集成化管理;现有刀具管理方案以满足生产需求为目的，未考虑刀具整个生命周期内的成本问题。

针对刀具在机床中的使用进行智能化管理，将刀具参数传递给机床，使刀具加入机床刀库，供加工程序进行调用。刀具加工完成时，将刀具生产时间写入刀具的RFID中，实现刀具实时信息采集，刀具状态跟踪等功能。刀具信息管理系统参数采集及设定。刀具信息管理系统是指在制造单元内的机器设备(如数控机床、对刀仪等)及RFID读写器进行通讯的基础上，利用无线射频技术、CNC与RFID读写器采取串口通讯技术，实现刀具在其生命周期内的信息监控与存储管理。

机床刀具管理的前提条件是刀具已经进行组刀，并通过对刀仪对刀。为了实现刀具相应的功能，机床需要进行刀库初始化，将刀具加工时间写入刀柄RFID中。由于高频RFID的读写距离比较短，所以在读写刀柄的RFID时，要将天线通过气动装置靠近RFID标签。

一、机床刀库初始化

要实现数控刀具信息的智能化传输，首先要依靠数控机床。为确保在刀具装入机床时自动入刀库，并将刀具参数从RFID标签读入到机床刀库中，需对机床刀库进行初始化操作，在机床有刀具变动时，需要机床控制刀盘转动一周(见图2)，将所有刀具重新初始化到机床刀库;对每把刀需要进行如下操作：CNC通过指令驱动气缸顶升RFID读头，气缸到位后，CNC获取感应开关状态，启动RFID读写器工作;气缸状态维持500ms，CNC通过串口通讯驱动RFID读写器对刀柄RFID芯片进行读取操作;收回气缸，CNC检测气缸磁感应开关到位后，刀具继续运转;需要控制的功能：在CNC操作界面加一个按钮，每按一次该按钮刀盘自动旋转一周，确保每次换刀都能转动一周，初始化机床刀库;不允许直接将刀安装到机床的刀库刀柄。

二、刀具生产时间记录

在卸(组)刀时，会将刀具的生产量(加工时间)写入到刀具管理系统中。将机床加工时间写入刀柄的RFID中的流程如下：

1、在机床卸刀前或组刀后，机床记录使用的刀具，旋转刀盘，逐个写入刀具加工时间;

2、气缸状态维持500ms，CNC通过串口通讯驱动RFID读写器并对刀柄RFID芯片进行写入操作;

3、收回气缸，CNC检测气缸磁感应开关到位后，刀盘继续转动。

要保证上述方案操作顺利进行，需在CNC操作界面增加一个按钮，在卸刀前或组刀后，按一次按钮，使机床旋转一周，并写入刀具使用时间，最终完成刀具寿命的控制。在进行方案流程操作时，应注意操作规范。

三、RFID芯片中刀具数据存储

刀具编码是确定刀具身份唯一性的重要信息，将其写入RFID，通过刀具编码来管理每一把刀具。在编写相应程序时，可根据刀具的规格型号确定刀具的名义直径、名义长度及相应程序，然后根据实际情况给予相应的直径补偿和长度补偿。由于同一把刀具可以安装在不同的机床上，同一台机床也可以加工不同产品，加工产品时，也可能出现异常情况，故在加工时，需要展示以上加工信息。可通过程序控制，在加工过程动态展示报表显示刀具编码、加工产品、产品数量、异常信息等以及RFID记录中的刀具编码、刀具寿命、刀具已使用时间等信息。

刀具整个生命周期一般包括计划、采购、标识、入库、借出、装配、使用、归还、重磨、报废等多个环节。通过刀柄上装有RFID电子标签进行刀具全生命周期的生命信息读写与采集识别，在数控机床等设备主机上安装RFID读写器设备，让RFID电子标签与主要控制系统之间进行信息交互接口，建立RFID标签成为信息载体从而实现刀具与主机以及主机与主机之间的信息交互，这样达到刀具寿命的预测。