芯片刀柄功能研究與應(yīng)用

李遠賓 俸躍偉 苗鴻志 王小瓊

摘 要：目前的數(shù)控加工刀具管理系統(tǒng)還是使用傳統(tǒng)的基于單獨機床設(shè)備的管理方式，既對工人的操作技能要求較高，也不利于刀具的統(tǒng)一監(jiān)控與管理。本項目基于MANDELLI及其芯片刀具識別系統(tǒng)，進行基于磁卡芯片的刀具識別、監(jiān)控與自動管理的信息化刀具管理方法探索，驗證了芯片刀具的基本使用方法，并在實際加工中對芯片刀具的識別與監(jiān)控管理進行了初步應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：芯片刀具；刀具識別；刀具管理

中圖分類號：TP273 文獻標志碼：A

0 引言

隨著切削速度和加工自動化程度的提高以及制造公差的縮小，現(xiàn)代制造技術(shù)對刀具的使用和管理提出了新的要求，使管理人員能隨時知道刀具所在的位置和地點，準確知道刀具的動態(tài)參數(shù)，如剩余的壽命和補償值的大小等數(shù)據(jù)。這些工作過去靠人工對刀具進行跟蹤、測量、記錄來加以完成。顯然這已不能滿足目前自動化加工的要求。一個最有效的解決辦法是在制造系統(tǒng)里使用可記錄的刀具識別系統(tǒng)，作為刀具的標簽一對一地始終和刀具在一起，對于刀具的跟蹤、追溯與監(jiān)控都起著至關(guān)重要的作用。

1 問題分析

目前加工中心與刀具管理基本都采用傳統(tǒng)的分離式管理，即刀具的安裝與管理都以機床為單位，每臺機床對應(yīng)一個或幾個相對固定的工人，由工人在對刀儀上完成對刀工作并記錄刀具參數(shù)信息，再將對好的刀具安裝到機床人為指定的刀庫位置，然后根據(jù)記錄信息將刀具參數(shù)手動輸入機床設(shè)備，過程。這樣的工作流程會帶來大量的人工重復(fù)性工作，并且非常容易由于人為原因出現(xiàn)錯誤，導(dǎo)致加工出錯。

2 技術(shù)方案制定與實施

2.1 技術(shù)方案的制定

針對目前我廠現(xiàn)有的芯片刀柄及機床設(shè)備，通過互聯(lián)網(wǎng)查閱資料、學(xué)習(xí)機床說明書等途徑，了解帶芯片刀柄的常用功能，通過帶芯片刀柄的現(xiàn)場試驗，掌握該類芯片的常用功能和使用方法：

（1） 掌握開啟芯片刀具管理的方法。

（2） 實現(xiàn)芯片刀具自動加載與基本參數(shù)的自動讀取。

（3） 實現(xiàn)芯片刀具的基本狀態(tài)監(jiān)控。

（4） 掌握簡單的刀具壽命管理功能。

（5） 實現(xiàn)芯片刀柄及帶芯片刀具管理的基本應(yīng)用。

2.2 技術(shù)方案的實施

2.2.1 帶磁卡芯片刀柄試驗

MANDELLI隨機床配備的芯片和刀柄（巴魯夫刀柄芯片），由于芯片與刀具的芯片貼槽配合較好，使用502膠水等強力膠即可完成芯片黏合。圖1為芯片在刀柄上的安裝方式。

2.2.2 芯片刀具管理功能開啟與關(guān)閉試驗

MANDELLI采用模態(tài)指令M200開啟“刀具自動加載與從芯片輸入數(shù)據(jù)”功能和模態(tài)指令M209開啟“啟用自動卸載刀具”，通過運行M200指令，開啟芯片刀柄管理功能。（M201、M208關(guān)閉芯片刀具自動管理功能）。運行M200指令后，機床將開啟芯片刀具識別與管理功能，此時即可裝入帶芯片信息的刀具。打開刀具庫門，即可將芯片刀具放入101-104中4個上刀位置中的任意刀位，手動關(guān)閉刀具庫門，兩側(cè)的光感應(yīng)器將自動判斷刀位上是否放置刀具，若存在刀具，刀具庫中的機械手臂將逐一從101-104中抓取刀具，接觸刀具的同時，機械臂上的芯片讀寫頭將自動對刀具做出判斷，若刀柄上沒有芯片或芯片刀具無效，機床將自動把刀具放回刀位；若刀具上的芯片信息有效，則自動尋找刀具庫中最近的空刀位置，并將刀具放入。

2.2.3 芯片刀具載入試驗

開啟芯片刀具管理功能后，有效的芯片刀具自動裝入刀庫的同時，機械手臂上的讀寫頭將自動讀取刀具芯片信息，并在機床刀具表中自動建立一條刀具信息。

2.2.4 刀具參數(shù)讀取試驗

將機內(nèi)對刀的刀具參數(shù)設(shè)置好后，自動卸載刀具時將刀具信息寫入芯片（模擬具有讀寫功能的機外對刀儀寫入刀具信息）；當(dāng)機床自動裝載刀具時，刀具參數(shù)將自動寫入刀具參數(shù)表中。

2.2.5 芯片信息可靠性試驗

將芯片刀具放置21天后，開啟芯片刀具管理功能，重新將芯片刀具裝入刀庫，自動產(chǎn)生的刀具信息與原來相同。

2.2.6 刀具管理功能試驗

（1）當(dāng)?shù)毒郀顟B(tài)信息為“已使能”時，芯片刀具將可以自動加載并由程序調(diào)用。

（2）當(dāng)加載多把相同名稱的刀具時，將自動進行編號并寫入芯片。

（3）當(dāng)?shù)毒郀顟B(tài)信息為“禁用”時，芯片刀具將不能被程序調(diào)用或自動加載，刀具被禁用。

2.2.7 刀具壽命管理功能試驗

刀具壽命管理功能可以從兩種方式進行監(jiān)控，一種是刀具狀態(tài)穩(wěn)定，加工某特定零件時把刀具固定加工N件零件后必須重新更換新的刀具，此時可以通過計數(shù)的方式設(shè)定零件加工件數(shù)，當(dāng)達到零件加工件數(shù)時，刀具自動禁用并寫入芯片，達到自動換刀和控制刀具壽命的目的；另一種是刀具狀態(tài)穩(wěn)定，加工不同的零件時，某一刀具可以穩(wěn)定的使用多長的加工時間，當(dāng)?shù)毒哌_到使用時長時，刀具自動禁用并寫入芯片，也能自動換刀并實現(xiàn)刀具壽命管理。

2.2.8 磁卡芯片刀具應(yīng)用

前期的芯片刀具及MANDELLI機床相關(guān)功能試驗驗證了該設(shè)備具備芯片刀具的讀寫與管理功能，并具備一定的刀具監(jiān)控與壽命管理功能，為進一步驗證利用芯片進行刀具管理的效果，將芯片刀具相關(guān)功能在某零件銑花邊程序中進行性驗證。

結(jié)語

通過查閱相關(guān)資料并且在MANDELLI上對芯片刀具進行試驗驗證，可以得出以下結(jié)論：

（1）刀具參數(shù)記錄取代傳統(tǒng)紙扉子手書方式?；谛酒牡毒吖芾?，芯片中的自動讀取的刀具相關(guān)信息穩(wěn)定可靠，可以完全避免人為記錄刀具參數(shù)可能導(dǎo)致的出錯。

（2）刀具參數(shù)輸入取代傳統(tǒng)操作者手動輸入方式。利用芯片進行自動讀取刀具信息的管理模式，可以消除人為數(shù)據(jù)輸入，既減少人員工作量，又可以完全避免刀具參數(shù)輸入錯誤，從而防止加工錯誤的發(fā)生。

（3）刀具裝載取代操作者人為建立位置方式。利用機床的芯片刀具管理模式，實現(xiàn)刀具在設(shè)備刀具庫中自動建立刀具位置，可以有效地防止手動裝載刀具時導(dǎo)致的刀具裝載和調(diào)用錯誤。

（4）實現(xiàn)刀具磨損狀態(tài)監(jiān)控及超磨損刀具的自動禁用。芯片刀具和機床刀具測量與監(jiān)控功能配合使用，可以實現(xiàn)加工刀具折斷與磨損的實時監(jiān)控與管理，防止折損刀具誤調(diào)用導(dǎo)致的加工出錯。

參考文獻

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