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RFID機床刀具信息管理實現智能化管控

發布時間:2019-09-06 點擊數:1594

隨著現代數控技術的快速發展,設備和加工零件品種的呈多元化。由于生產加工的實際應用需要,大量的刀具頻繁地使用在刀具庫以及機床之間流動交換。數控機床已成為機械加工車間的核心設備。刀具在數量和種類上不斷在增加而且難管理,生產車間各種大量刀具頻繁地在刀具庫房與機床、機床設備之間流動和交換。導致現有刀具管理方案已不能滿足多元化需求,RFID無線射頻技術將應用于各種數控刀具信息采集。

 

RFID具有快速掃描、體積小、抗污染能力和耐久性強、可重復使用、穿透性和無屏障閱讀、數據記憶容量大安全性強等特點,因此在生產數據采集、監控、數據傳遞方面具有巨大的應用潛力。本文以無線射頻技術為基礎,將RFID芯片安裝在刀具的刀柄上,實現刀具信息的采集與管理,降低綜合生產成本。

 

現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據,只是在時間點上實現刀具信息的采集與監控,無法獲得未加工時的數據;傳統刀具管理缺乏M2M(Machine to Machine)信息交互,無法實現集成化管理;現有刀具管理方案以滿足生產需求為目的,未考慮刀具整個生命周期內的成本問題。

 

針對刀具在機床中的使用進行智能化管理,將刀具參數傳遞給機床,使刀具加入機床刀庫,供加工程序進行調用。刀具加工完成時,將刀具生產時間寫入刀具的RFID中,實現刀具實時信息采集,刀具狀態跟蹤等功能。刀具信息管理系統參數采集及設定。刀具信息管理系統是指在制造單元內的機器設備(如數控機床、對刀儀等)及RFID讀寫器進行通訊的基礎上,利用無線射頻技術、CNC與RFID讀寫器采取串口通訊技術,實現刀具在其生命周期內的信息監控與存儲管理。

 

機床刀具管理的前提條件是刀具已經進行組刀,并通過對刀儀對刀。為了實現刀具相應的功能,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

 

要實現數控刀具信息的智能化傳輸,首先要依靠數控機床。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通過指令驅動氣缸頂升RFID讀頭,氣缸到位后,CNC獲取感應開關狀態,啟動RFID讀寫器工作;氣缸狀態維持500ms,CNC通過串口通訊驅動RFID讀寫器對刀柄RFID芯片進行讀取操作;收回氣缸,CNC檢測氣缸磁感應開關到位后,刀具繼續運轉;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一周,確保每次換刀都能轉動一周,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、刀具生產時間記錄

 

在卸(組)刀時,會將刀具的生產量(加工時間)寫入到刀具管理系統中。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,旋轉刀盤,逐個寫入刀具加工時間;

 

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

 

3、收回氣缸,CNC檢測氣缸磁感應開關到位后,刀盤繼續轉動。

 

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,應注意操作規范。

 

三、RFID芯片中刀具數據存儲

 

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。在編寫相應程序時,可根據刀具的規格型號確定刀具的名義直徑、名義長度及相應程序,然后根據實際情況給予相應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品,加工產品時,也可能出現異常情況,故在加工時,需要展示以上加工信息??赏ㄟ^程序控制,在加工過程動態展示報表顯示刀具編碼、加工產品、產品數量、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、報廢等多個環節。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,在數控機床等設備主機上安裝RFID讀寫器設備,讓RFID電子標簽與主要控制系統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測。

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