數控刀具智能制造及技術應用分析

王強衛

摘要：數控加工技術是現代生產制造領域中非常重要的技術，而數控刀具資源作為其中非常核心的制造資源之一，對其進行科學、高效應用關系著產品質量安全及企業的整體效益。本文對數控刀具制造技術進行了簡要分析，以供參考。

關鍵詞：數控刀具;智能制造;技術;應用

0 ?引言

隨著社會科技的快速發展，數據刀具也隨之發展起來，無論是制造工藝還是制造材料等整個制造流程都經歷了新了變革，變得更加智能化。加之，市場對高效、高質量產品需求的不斷增加，競爭力的逐漸加強，大力應用并升級制造系統和智能技術成為了各企業發展的必經之路。

1 ?數控刀具智能制造技術

1.1 刀具自動識別技術

1.1.1 二維碼技術

二維碼技術主要是不同深淺的顏色模塊并配合二進制概念完成信息的存儲任務，信息存儲量大，糾錯能力強，是現在使用最為普遍的一種識別技術之一。該項技術可以分成堆積式、矩陣式二維碼兩種類型，兩者的區別在于前者是由多行一維碼進行堆疊的，而后者是按照“點”、“空”的圖形符號來排列的。掃描槍是現在使用最為廣泛的一種掃描設備，當用掃描槍來掃描時，因為二維碼黑白區吸光強弱使有差的，掃描到二維碼上的光會經過反射從而構成發射光信號，而這時所產生的光信號是不一樣的，經過反射后的不同光信號會通過透鏡照到光的轉換設備上，從而形成對應電流信號，再轉化成數字信號，由圖像處理設備進行接收，最后由解碼器獲取整個二維碼信息[1]。

在刀具生產制造時，二維碼標識是非常重要的一個環節，傳統的標識法就是直接打印二維碼，再將其粘貼到需要識別的物體上，但紙質標簽抗損、抗折等性能都不強，在刀具配刀到卸刀的整個環節易丟失、損壞，大大提高了出錯率。而現在主要是用激光直接完成刀具的標識任務。

1.1.2 射頻識別技術

該項技術主要是應用電磁波耦合通信完成識別的一項技術。射頻識別技術主要是由讀寫器來發射射頻信號，當電子標簽產生感應電流后，會將自身所儲存的信息已電磁波形式發送，被讀寫器接收后，再由讀寫器將所接收到的電子標簽信號傳輸給解調模塊，最后由后臺信息系統對相關信息加以全面處理。該項技術在刀具識別環節的應用具有如下優勢：一是耐用性能比較強。在刀具加工過程中，可能會隨時要裝卸刀具等，二維碼必然會被損壞，再加之各種外界因素的影響，會給二維碼識別帶來很大的影響，而電子標簽主要設置于固定孔內，其外殼能夠更好的保護刀具的內部芯片。二是數據存儲量大，能夠反復利用。電子標簽能夠利用讀寫器隨時寫入、刪除、增加相關的參數信息，便于相關數據信息的及時更新。三是識別速度快，效率高，即使在有障礙物的條件下依然可以準確識別[2]。

在應用射頻是被技術時，因為刀具本身屬于金屬材料，會直接發射甚至是屏蔽系統所發出的電磁波，會影響識別的效果，嚴重的情況下還會導致數據的丟失。為了降低這種問題發生的幾率，現在使用最多的就是高頻標簽，能夠直接用于刀具生產的潮濕等各種環境。

1.2 刀具磨損檢測技術

在傳統的切削加工工藝中，主要是依賴操作者自身的經驗，通過觀察加工期間所出現的相關現象，如切削顏色、形狀、聲音等來判斷刀具是否出現了磨損，又或者是根據刀具實際可以使用壽命來判斷，當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，影響加工質量。這兩種判斷方法判斷的準確性并不是特別高，無法達到現代制造加工業的要求[3]。

隨著相關技術的發展進步，刀具磨損檢測技術也隨之發展起來，根據測量方式的差異，可以分成直接、間接檢測兩種方式。其中，直接檢測法可以分成圖像法、發射線法等集中，該類檢測方式可以直接將道具形狀等各方面數據的變化檢測出來，準確率高，但一般要停機來操作，只能離線來測量，效率不高，無法廣泛應用與生產活動。而間接監測法主要是對刀具磨損情況有關的各類參數量的變化情況加以檢測，如，可以對刀具的切削力、振動情況等加以判斷，從而弄清刀具有無磨損問題，該種方式不會對整個刀具生產加工過程造成影響，可以在線進行檢測。在現在這樣一個技術快速發展時代，間接檢測成為了行業人員關注和研究的重點檢測方法。

一個完整的刀具磨損監測模型有三部分構成的，在具體檢測時，先借助傳感器技術，完成刀具加工期間各類信號的監測、轉換，再從特征分析模塊獲取刀具磨損變化特征向量幾，最后用磨損識別技術來識別刀具磨損狀態。現在應用較為廣泛的刀具磨損量識別法使用的是機器學習算法，這種監測方式智能性強，但在具體應用時要考慮的問題也比較多，為了獲取更加準確的數據信息，必須要多次做切削實驗。

2 ?數控刀具智能制造技術的發展趨勢分析

總體來說，當傳統的手工勞作被及其等各類智能化設備所代替，智能制造加工領域將呈現如下發展趨勢：

2.1 可以無限升級的制造平臺

同其他大型產品的加工制造比較，數控刀具產品的研發時間較短，無論是新設備的引入還是技術的引進都比較頻繁，所以，引發的一個較為普遍問題就是生產線上各工藝環節都存在多次技術升級改造方面的問題。連接生產單元僅僅是開端而已，對已有生產線線的技術升級改造中，存在新舊設備重新設定、升級等方面的問題，而要達到最理想的狀態，就必須要構建可升級平臺，若是同種設備供應廠家前后都引入了新的設備體系，或者是所引入的體系兼容性不強，就會產生新的問題。所以，智能化數控刀具要構建一個完整的可以無限升級的制造平臺。如，INC智能化系統，能夠利用溫度等各類傳感器來獲取數據源，最關鍵的是云管家模塊還能在不需要對系統進行升級的條件下就能夠完成相關部署。此外，還有些制造商將ERP、PLM等在各平臺開發軟件綜合起來應用于云計算平臺，并構建了開放式接口，推動了制造技術的發展[4]。

2.2 建立跨企業的工業網絡

要想讓智能工廠的作用全面發揮出來，建立跨企業的工業網絡是非常有效的途徑。能夠預見的是其在刀具制造，訂單與質量管控等方面的情境十分廣闊。而要預測數控刀具制造計劃，這取決于客戶的實際需求，針對各客戶群體，可以進行分級管控，從而構成一個大的刀具加工工業網絡，更能夠提高刀具加工生組織效率。比較典型的案例有：在重點客戶處供應商需要構建物流數據接口，對物流動態加以檢測;在重點客戶處供應商還可以構建信息平臺，主要為設備的維修管理、配備備件等工作服務。通過建合作網絡的形成，必將會推動整個生產制造加工領域的發展。

3 ?結語

現如今，智能化制造加工技術的發展應用推動了數控刀具制造業的發展，符合現在制造業對數控刀具的要求。而隨著現在各類先進技術的發展，計算機技術等多項技術的融合，智能制造的輪廓也逐漸完善，進一步推動者未來制造業的發展。

參考文獻：

[1]李國蘭.先進制造技術及其發展趨勢[J].機械工程學報，2017，10（22）：129-136.

[2]王薇，劉新華.數控刀具智能管理系統研究與開發[J].控制理論與應用，2018，12（08）：335-359.

[3]劉向明，丁輝.RFID射頻識別技術在智能制造工廠刀具管理中的應用[J].工具技術，2017，6（03）：215-326.

[4]張昆.智能加工技術研究進展與關鍵技術[J].機械工程學報，2017，5（23）：455-519.