數(shù)控刀具智能制造及技術(shù)應(yīng)用分析

王強(qiáng)衛(wèi)

摘要：數(shù)控加工技術(shù)是現(xiàn)代生產(chǎn)制造領(lǐng)域中非常重要的技術(shù)，而數(shù)控刀具資源作為其中非常核心的制造資源之一，對(duì)其進(jìn)行科學(xué)、高效應(yīng)用關(guān)系著產(chǎn)品質(zhì)量安全及企業(yè)的整體效益。本文對(duì)數(shù)控刀具制造技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：數(shù)控刀具;智能制造;技術(shù);應(yīng)用

0 ?引言

隨著社會(huì)科技的快速發(fā)展，數(shù)據(jù)刀具也隨之發(fā)展起來(lái)，無(wú)論是制造工藝還是制造材料等整個(gè)制造流程都經(jīng)歷了新了變革，變得更加智能化。加之，市場(chǎng)對(duì)高效、高質(zhì)量產(chǎn)品需求的不斷增加，競(jìng)爭(zhēng)力的逐漸加強(qiáng)，大力應(yīng)用并升級(jí)制造系統(tǒng)和智能技術(shù)成為了各企業(yè)發(fā)展的必經(jīng)之路。

1 ?數(shù)控刀具智能制造技術(shù)

1.1 刀具自動(dòng)識(shí)別技術(shù)

1.1.1 二維碼技術(shù)

二維碼技術(shù)主要是不同深淺的顏色模塊并配合二進(jìn)制概念完成信息的存儲(chǔ)任務(wù)，信息存儲(chǔ)量大，糾錯(cuò)能力強(qiáng)，是現(xiàn)在使用最為普遍的一種識(shí)別技術(shù)之一。該項(xiàng)技術(shù)可以分成堆積式、矩陣式二維碼兩種類型，兩者的區(qū)別在于前者是由多行一維碼進(jìn)行堆疊的，而后者是按照“點(diǎn)”、“空”的圖形符號(hào)來(lái)排列的。掃描槍是現(xiàn)在使用最為廣泛的一種掃描設(shè)備，當(dāng)用掃描槍來(lái)掃描時(shí)，因?yàn)槎S碼黑白區(qū)吸光強(qiáng)弱使有差的，掃描到二維碼上的光會(huì)經(jīng)過(guò)反射從而構(gòu)成發(fā)射光信號(hào)，而這時(shí)所產(chǎn)生的光信號(hào)是不一樣的，經(jīng)過(guò)反射后的不同光信號(hào)會(huì)通過(guò)透鏡照到光的轉(zhuǎn)換設(shè)備上，從而形成對(duì)應(yīng)電流信號(hào)，再轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)，由圖像處理設(shè)備進(jìn)行接收，最后由解碼器獲取整個(gè)二維碼信息[1]。

在刀具生產(chǎn)制造時(shí)，二維碼標(biāo)識(shí)是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)的標(biāo)識(shí)法就是直接打印二維碼，再將其粘貼到需要識(shí)別的物體上，但紙質(zhì)標(biāo)簽抗損、抗折等性能都不強(qiáng)，在刀具配刀到卸刀的整個(gè)環(huán)節(jié)易丟失、損壞，大大提高了出錯(cuò)率。而現(xiàn)在主要是用激光直接完成刀具的標(biāo)識(shí)任務(wù)。

1.1.2 射頻識(shí)別技術(shù)

該項(xiàng)技術(shù)主要是應(yīng)用電磁波耦合通信完成識(shí)別的一項(xiàng)技術(shù)。射頻識(shí)別技術(shù)主要是由讀寫器來(lái)發(fā)射射頻信號(hào)，當(dāng)電子標(biāo)簽產(chǎn)生感應(yīng)電流后，會(huì)將自身所儲(chǔ)存的信息已電磁波形式發(fā)送，被讀寫器接收后，再由讀寫器將所接收到的電子標(biāo)簽信號(hào)傳輸給解調(diào)模塊，最后由后臺(tái)信息系統(tǒng)對(duì)相關(guān)信息加以全面處理。該項(xiàng)技術(shù)在刀具識(shí)別環(huán)節(jié)的應(yīng)用具有如下優(yōu)勢(shì)：一是耐用性能比較強(qiáng)。在刀具加工過(guò)程中，可能會(huì)隨時(shí)要裝卸刀具等，二維碼必然會(huì)被損壞，再加之各種外界因素的影響，會(huì)給二維碼識(shí)別帶來(lái)很大的影響，而電子標(biāo)簽主要設(shè)置于固定孔內(nèi)，其外殼能夠更好的保護(hù)刀具的內(nèi)部芯片。二是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量大，能夠反復(fù)利用。電子標(biāo)簽?zāi)軌蚶米x寫器隨時(shí)寫入、刪除、增加相關(guān)的參數(shù)信息，便于相關(guān)數(shù)據(jù)信息的及時(shí)更新。三是識(shí)別速度快，效率高，即使在有障礙物的條件下依然可以準(zhǔn)確識(shí)別[2]。

在應(yīng)用射頻是被技術(shù)時(shí)，因?yàn)榈毒弑旧韺儆诮饘俨牧?，?huì)直接發(fā)射甚至是屏蔽系統(tǒng)所發(fā)出的電磁波，會(huì)影響識(shí)別的效果，嚴(yán)重的情況下還會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)的丟失。為了降低這種問題發(fā)生的幾率，現(xiàn)在使用最多的就是高頻標(biāo)簽，能夠直接用于刀具生產(chǎn)的潮濕等各種環(huán)境。

1.2 刀具磨損檢測(cè)技術(shù)

在傳統(tǒng)的切削加工工藝中，主要是依賴操作者自身的經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)觀察加工期間所出現(xiàn)的相關(guān)現(xiàn)象，如切削顏色、形狀、聲音等來(lái)判斷刀具是否出現(xiàn)了磨損，又或者是根據(jù)刀具實(shí)際可以使用壽命來(lái)判斷，當(dāng)加工到刀具的最高使用壽命值，就需要更換刀具，以免刀具性能喪失，影響加工質(zhì)量。這兩種判斷方法判斷的準(zhǔn)確性并不是特別高，無(wú)法達(dá)到現(xiàn)代制造加工業(yè)的要求[3]。

隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，刀具磨損檢測(cè)技術(shù)也隨之發(fā)展起來(lái)，根據(jù)測(cè)量方式的差異，可以分成直接、間接檢測(cè)兩種方式。其中，直接檢測(cè)法可以分成圖像法、發(fā)射線法等集中，該類檢測(cè)方式可以直接將道具形狀等各方面數(shù)據(jù)的變化檢測(cè)出來(lái)，準(zhǔn)確率高，但一般要停機(jī)來(lái)操作，只能離線來(lái)測(cè)量，效率不高，無(wú)法廣泛應(yīng)用與生產(chǎn)活動(dòng)。而間接監(jiān)測(cè)法主要是對(duì)刀具磨損情況有關(guān)的各類參數(shù)量的變化情況加以檢測(cè)，如，可以對(duì)刀具的切削力、振動(dòng)情況等加以判斷，從而弄清刀具有無(wú)磨損問題，該種方式不會(huì)對(duì)整個(gè)刀具生產(chǎn)加工過(guò)程造成影響，可以在線進(jìn)行檢測(cè)。在現(xiàn)在這樣一個(gè)技術(shù)快速發(fā)展時(shí)代，間接檢測(cè)成為了行業(yè)人員關(guān)注和研究的重點(diǎn)檢測(cè)方法。

一個(gè)完整的刀具磨損監(jiān)測(cè)模型有三部分構(gòu)成的，在具體檢測(cè)時(shí)，先借助傳感器技術(shù)，完成刀具加工期間各類信號(hào)的監(jiān)測(cè)、轉(zhuǎn)換，再?gòu)奶卣鞣治瞿K獲取刀具磨損變化特征向量幾，最后用磨損識(shí)別技術(shù)來(lái)識(shí)別刀具磨損狀態(tài)。現(xiàn)在應(yīng)用較為廣泛的刀具磨損量識(shí)別法使用的是機(jī)器學(xué)習(xí)算法，這種監(jiān)測(cè)方式智能性強(qiáng)，但在具體應(yīng)用時(shí)要考慮的問題也比較多，為了獲取更加準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息，必須要多次做切削實(shí)驗(yàn)。

2 ?數(shù)控刀具智能制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)分析

總體來(lái)說(shuō)，當(dāng)傳統(tǒng)的手工勞作被及其等各類智能化設(shè)備所代替，智能制造加工領(lǐng)域?qū)⒊尸F(xiàn)如下發(fā)展趨勢(shì)：

2.1 可以無(wú)限升級(jí)的制造平臺(tái)

同其他大型產(chǎn)品的加工制造比較，數(shù)控刀具產(chǎn)品的研發(fā)時(shí)間較短，無(wú)論是新設(shè)備的引入還是技術(shù)的引進(jìn)都比較頻繁，所以，引發(fā)的一個(gè)較為普遍問題就是生產(chǎn)線上各工藝環(huán)節(jié)都存在多次技術(shù)升級(jí)改造方面的問題。連接生產(chǎn)單元僅僅是開端而已，對(duì)已有生產(chǎn)線線的技術(shù)升級(jí)改造中，存在新舊設(shè)備重新設(shè)定、升級(jí)等方面的問題，而要達(dá)到最理想的狀態(tài)，就必須要構(gòu)建可升級(jí)平臺(tái)，若是同種設(shè)備供應(yīng)廠家前后都引入了新的設(shè)備體系，或者是所引入的體系兼容性不強(qiáng)，就會(huì)產(chǎn)生新的問題。所以，智能化數(shù)控刀具要構(gòu)建一個(gè)完整的可以無(wú)限升級(jí)的制造平臺(tái)。如，INC智能化系統(tǒng)，能夠利用溫度等各類傳感器來(lái)獲取數(shù)據(jù)源，最關(guān)鍵的是云管家模塊還能在不需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)的條件下就能夠完成相關(guān)部署。此外，還有些制造商將ERP、PLM等在各平臺(tái)開發(fā)軟件綜合起來(lái)應(yīng)用于云計(jì)算平臺(tái)，并構(gòu)建了開放式接口，推動(dòng)了制造技術(shù)的發(fā)展[4]。

2.2 建立跨企業(yè)的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)

要想讓智能工廠的作用全面發(fā)揮出來(lái)，建立跨企業(yè)的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)是非常有效的途徑。能夠預(yù)見的是其在刀具制造，訂單與質(zhì)量管控等方面的情境十分廣闊。而要預(yù)測(cè)數(shù)控刀具制造計(jì)劃，這取決于客戶的實(shí)際需求，針對(duì)各客戶群體，可以進(jìn)行分級(jí)管控，從而構(gòu)成一個(gè)大的刀具加工工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，更能夠提高刀具加工生組織效率。比較典型的案例有：在重點(diǎn)客戶處供應(yīng)商需要構(gòu)建物流數(shù)據(jù)接口，對(duì)物流動(dòng)態(tài)加以檢測(cè);在重點(diǎn)客戶處供應(yīng)商還可以構(gòu)建信息平臺(tái)，主要為設(shè)備的維修管理、配備備件等工作服務(wù)。通過(guò)建合作網(wǎng)絡(luò)的形成，必將會(huì)推動(dòng)整個(gè)生產(chǎn)制造加工領(lǐng)域的發(fā)展。

3 ?結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)如今，智能化制造加工技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用推動(dòng)了數(shù)控刀具制造業(yè)的發(fā)展，符合現(xiàn)在制造業(yè)對(duì)數(shù)控刀具的要求。而隨著現(xiàn)在各類先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)等多項(xiàng)技術(shù)的融合，智能制造的輪廓也逐漸完善，進(jìn)一步推動(dòng)者未來(lái)制造業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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[4]張昆.智能加工技術(shù)研究進(jìn)展與關(guān)鍵技術(shù)[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2017，5（23）：455-519.