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隨著加工中心在機(jī)械制造行業(yè)的大規(guī)模應(yīng)用，人們逐漸認(rèn)識(shí)到一個(gè)智能、高效、便捷的刀具管理功能可以顯著地節(jié)約生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。然而，用以保證刀具安全有效運(yùn)行的數(shù)據(jù)信息，如刀具幾何尺寸、刀具壽命信息、刀具磨損信息等仍然需要事先通過操作員手動(dòng)輸入到數(shù)控系統(tǒng)中。這些手工數(shù)據(jù)輸入的工作不但大大降低了生產(chǎn)線的自動(dòng)化程度， 而且一旦輸入錯(cuò)誤，不容易被察覺且損失巨大。而基于無線射頻技術(shù)(RFID) 的刀具識(shí)別系統(tǒng)能很好地解決這個(gè)問題。% y$ ^, ^4 w: [
RFID 是Radio Frequency Identification 的縮寫，即射頻識(shí)別技術(shù)，是自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的一種，利用無線射頻方式在閱讀器和應(yīng)答器之間進(jìn)行非接觸雙向數(shù)據(jù)傳輸，以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)識(shí)別和數(shù)據(jù)交換的目的。
2 O; N T2 l9 P( z射頻識(shí)別技術(shù)相對(duì)于其他自動(dòng)識(shí)別技術(shù)具有許多突出的優(yōu)點(diǎn)：RFID 技術(shù)不需要直接接觸、工作距離長(zhǎng)、適用于惡劣環(huán)境、可識(shí)別運(yùn)動(dòng)目標(biāo)并能同時(shí)識(shí)別多個(gè)標(biāo)簽、操作快捷便利、裝載信息量大、壽命長(zhǎng)等。將RFID 技術(shù)應(yīng)用到數(shù)控加工生產(chǎn)的刀具管理中，可以提高刀具管理的自動(dòng)化程度和管理效率，實(shí)現(xiàn)精確快速識(shí)別、跟蹤刀具，并將刀具信息反饋給IPC 的刀具管理系統(tǒng)，執(zhí)行相應(yīng)加工動(dòng)作。1 y4 Q& z4 b$ e3 }& W w- ?/ i
在將RFID 與刀具管理系統(tǒng)相結(jié)合方面，德國(guó)巴魯夫公司（Balluff）頗有經(jīng)驗(yàn)。巴魯夫公司通過西門子840D 系統(tǒng)可以方便地進(jìn)入CNC 控制器和自動(dòng)跟蹤刀具信息。通過系統(tǒng)刀具界面和巴魯夫刀具識(shí)別系統(tǒng)可以取得大量的CNC 數(shù)據(jù)，如刀具壽命、刀具識(shí)別管理、刀具幾何偏置量、刀具磨損補(bǔ)償量以及宏變量等。
3 n c# v# ^. r刀具識(shí)別使用工業(yè)RFID 系統(tǒng)，不僅可以可靠管理刀具提高生產(chǎn)能力，改善質(zhì)量提高效率，還可以實(shí)現(xiàn)完整的配置系統(tǒng)。( u7 [7 u; I3 o& z
可靠管理刀具提高生產(chǎn)能力
" |& c4 W5 r: M2 I3 R- w巴魯夫工業(yè)RFID 系統(tǒng)正是為此而生的。RFID 系統(tǒng)可以提供完整的刀具參數(shù)，數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)安全可靠，保證確定的加工過程，提高設(shè)備的生產(chǎn)效率。同時(shí)，系統(tǒng)能夠和所有常規(guī)的機(jī)床控制器整合，保證靈活、可靠地?cái)?shù)據(jù)通訊，而且整個(gè)系統(tǒng)非接觸、無磨損，刀具的參數(shù)始終存儲(chǔ)在編碼塊中，方便使用和管理。* ~. {! [2 @( b, }
改善質(zhì)量提高效率
5 k6 q! l. F: I/ ] ^1 E巴魯夫工業(yè)RFID 系統(tǒng)可以提供分析數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)對(duì)于精確計(jì)算成本和產(chǎn)品質(zhì)量及刀具管理是必不可少的。所有與刀具相關(guān)的數(shù)據(jù)，比如編號(hào)、尺寸或刀具壽命信息都可以通過巴魯夫工業(yè)RFID 系統(tǒng)存儲(chǔ)起來，絕對(duì)可靠，而且所有數(shù)據(jù)可以隨時(shí)調(diào)用。1 B( Y- ~7 h' D% }* G# r& s
; m/ q9 S n: a, o, {. P% b' D完整的配置系統(tǒng)! O# i3 a4 |* j! s$ h- V2 F
在現(xiàn)代化的加工中心上，為了保證整個(gè)生產(chǎn)過程無錯(cuò)誤、高效率，非接觸式刀具識(shí)別正成為不可或缺的組成部分。堅(jiān)固的外殼、優(yōu)良的密封性，巴魯夫工業(yè)RFID 系統(tǒng)采用電感式的工作原理，使之顯得格外可靠。
/ V5 ^2 t3 E" m. N4 ?" y西門子840D 數(shù)控系統(tǒng)刀具管理功能簡(jiǎn)介
. H7 F( s m2 e$ {% {& J' c西門子840D 數(shù)控系統(tǒng)的刀具管理功能包括預(yù)置的刀具管理基本功能和可選配的刀具管理高級(jí)功能。) H! l* G1 z6 k, U
◆刀具管理基本功能
) u5 r4 o; y+ y! U4 P O# `. d7 f) U刀具管理基本功能集成了對(duì)刀具和刀具庫(kù)的一些基本管理功能。這些功能包括裝載和卸載刀具、給每個(gè)T 號(hào)定義特定的刀具邊沿號(hào)( 最大不能超過12)、輸入刀具補(bǔ)償值、執(zhí)行尋刀和換刀指令等。
$ B8 R/ W, L3 e& p- y◆刀具管理高級(jí)功能: t5 T8 P+ R3 \7 s z- V
可選的高級(jí)功能包括刀具監(jiān)控功能和刀庫(kù)管理兩大功能。7 R7 x" y' g# P h- ~
其中，刀具監(jiān)控功能有3 種類型可供選擇：切削工件數(shù)監(jiān)控、刀具壽命( 切削時(shí)間) 監(jiān)控和刀具磨損量監(jiān)控。
* Y" e$ \6 |$ W# H4 F# _6 j刀庫(kù)管理功能的主要內(nèi)容則包括：刀具裝載、刀具卸載、刀具定位、尋刀、尋找刀位、以及換刀時(shí)的搜索策略的選擇等。
+ p7 {* o n0 b& E, _, \RFID 技術(shù)與840D 刀具管理功能的結(jié)合
& f' {. D4 z; R本項(xiàng)目研究的目的在于將RFID 技術(shù)與西門子840D 數(shù)控系統(tǒng)的刀具管理高級(jí)功能相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)在線刀具數(shù)據(jù)傳輸、管理和監(jiān)控。避免操作人員手動(dòng)處理大量數(shù)據(jù)信息時(shí)疏忽錯(cuò)漏而對(duì)生產(chǎn)造成不必要的時(shí)間和金錢上的損失。為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)全生產(chǎn)車間的刀具網(wǎng)絡(luò)化管理打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
0 |2 _; ~( t, R3 Z& q& C, u* |* J' q◆激活840D 刀具管理高級(jí)功能+ [1 p2 A G( X, S4 n: f# U2 N
西門子840D 數(shù)控系統(tǒng)的刀具管理高級(jí)功能是1 個(gè)選項(xiàng)，因此需要事先激活該選項(xiàng)功能。由于刀具管理高級(jí)功能需要占用到一部分內(nèi)存，因此需要在系統(tǒng)里面預(yù)留相應(yīng)的內(nèi)存。: F# P" G( R' n9 k& L% v. H/ X
◆刀庫(kù)的建立和PLC 的調(diào)整
, p2 O0 z( X; s通過參數(shù)的設(shè)定，系統(tǒng)只是為刀具管理高級(jí)功能預(yù)留了相應(yīng)的空間，但對(duì)于刀庫(kù)的特征( 比如刀庫(kù)的類型，實(shí)際刀座的數(shù)量，虛擬刀座的數(shù)量等) 需要通過對(duì)刀庫(kù)管理系統(tǒng)變量來定義。一般來說需要對(duì)參數(shù)進(jìn)行編輯，當(dāng)這些系統(tǒng)參數(shù)正確定義以后， 在刀庫(kù)管理顯示畫面里就可以看見刀庫(kù)的情況了，可以依照操作說明書來建立新刀具。9 y4 x. @8 e3 y0 `
◆ RFID 芯片中存儲(chǔ)的刀具數(shù)據(jù)
) ~! Q1 n! a0 ^, ~2 Q ` b* ]8 V* A在RFID 芯片中存儲(chǔ)的信息通常包括刀具編碼、刀具狀態(tài)、刀具的T 號(hào)、刀具尺寸數(shù)據(jù)以及刀具壽命數(shù)據(jù)等。本項(xiàng)目選取的RFID 芯片為巴魯夫公司生產(chǎn)的BIS C—122—04 ／ L 型編碼塊，其每個(gè)區(qū)可存儲(chǔ)32 字節(jié)的數(shù)據(jù)。# M9 K+ q& P; a( H# f
& m" s1 Y1 I$ ~9 A" u5 `5 z利用RFID 讀寫器處理輸入的相對(duì)應(yīng)命令，通過選定的讀寫探頭，可以讀寫RFID 芯片中的數(shù)據(jù)信息。本項(xiàng)目選用的RFID 讀寫器型號(hào)為巴魯夫公司生產(chǎn)的BIS—C—600，通過RS232 接口與數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行通訊；讀寫探頭型號(hào)為BIS—C—300 系列， 該探頭的有效讀寫距離為0-3 mm。
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. @# @% W: Z! {9 i) L6 ]7 {7 U綜上所述，將RFID 技術(shù)與西門子840D 刀具管理功能相結(jié)合，可以有效地進(jìn)行刀具自動(dòng)識(shí)別和管理，極大地提升了生產(chǎn)效率、降低了次品率、節(jié)約了生產(chǎn)成本、提高了生產(chǎn)企業(yè)的利潤(rùn)。在本文的基礎(chǔ)上．該系統(tǒng)還可進(jìn)一步完善，例如可建立一個(gè)刀具數(shù)據(jù)庫(kù)．進(jìn)行庫(kù)存管理；通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)維護(hù)，自動(dòng)更新需使用刀具的RFID 芯片數(shù)據(jù)；并可在全生產(chǎn)線上跟蹤每把刀具的具體使用情況等。通過這些措施，必將會(huì)進(jìn)一步提高企業(yè)的生產(chǎn)自動(dòng)化水平。
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發(fā)表于 2015-9-9 12:14:18
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