摘要：介绍刀具管理系统的功能，重点研究和分析刀具动态调度管理子系统以及刀具信息管理的重要性和作用，为工业生产提供参考。
关键词：刀具管理；柔性制造系统；动态调度；功能模型
在柔性制造系统（FlexibleManufacturingSystem，FMS）的成功应用中，刀具的有效管理起到非常重要的作用。在一个制造系统中，刀具方面的费用约占生产费用的14%，对于FMS，这个比例还会更高（Tomek1986），但这在以前并未引起太多的注意。尽管FMS的出现提高了企业的生产能力，但是由于对FMS中大量刀具的管理不善，使生产能力的进一步提高受到阻碍。因此对FMS中刀具管理的研究就显得极为重要了。
一、刀具管理的功能
FMS中，刀具管理的含义是“以经济的消耗在正确的时间把种类正确和数量准确的刀具送到正确的地方”。按功能分，FMS中刀具管理系统可划分为三个子系统。
1.刀具室支持系统
包括刀具预调及数据采集、刀具编码生成及粘贴、刀具组件管理、生成刀具准备计划和生成刀具购买清单。
2.刀具配置管理
包括生成机床刀具库配置表、零件组间机床刀具调整管理和刀具寿命管理。
3.刀具动态调度管理
包括刀具实时调度、刀具故障检测及处理、刀具寿命实时监控和刀具数据流管理。
二、刀具动态调度管理
刀具动态管理系统是保证机床在正确时间得到正确刀具的关键。它实现机床刀库、中央刀库的初始化配置、刀具在FMS内的动态调度、刀具寿命管理及刀具破损管理。刀具动态管理系统应根据系统所需加工工件工艺过程、加工路线及系统作业调度计划最优地为机床准备好所需刀具，同时考虑该组刀具在加工该工件时不至于由于剩余寿命不够而破坏，一旦发生意外破损应及时最优地予以补充。
1.刀具实时调度
FMS刀具自动储运和管理系统主要有两种形式：一是在加工中心配置一定数量的刀库。这种配置形式的缺点是，由于每台加工中心的刀具库存容量有限，当加工的工件种类增加时，加工中心不得不停下来更换刀具，因此不能有效地连续生产；二是设置独立的中央刀库，采用换刀机器人或刀具运输小车（ToolAGV）为多台加工中心进行刀具交换服务。采用中央刀库的系统，根据刀具交换方式不同，又可分为交换单把刀具和交换活动刀库两种基本形式。当前使用最普遍的是交换单把刀具方式。
完整的刀具自动运输和管理系统应由中央刀具库、刀具预调及刀具装卸站、刀具交换装置（换刀机器人或刀具运输小车）以及管理和控制刀具信息流的刀具工作站计算机组成，如图1所示。其工作过程大致如下。
（1）在刀具预调站由人工将刃磨好的专用刀具或采购来的标准刀具在对刀仪上键入刀号和有关参数。
（2）与标准刀套组装并预调刀具。
（3）将刀具结构参数、刀具代码以及其他有关信息输入到刀具工作站计算机，并通过专用的读写装置将这些信息记录在刀柄上的磁卡或其他形式的记录器中。
（4）将预调好的刀具人工搬运到刀具I/O站，准备进入系统。
（5）由刀具交换装置根据刀具工作站计算机发出的刀具调度指令，将刀具I/O站上的刃磨并预调好的刀具运往中央刀库再由刀具交换装置根据刀具调度指令将各加工中心的机床刀库或中央刀库的刀具运往各加工中心来满足加工零件的需要。而已磨损或破损的刀具则直接由刀具交换装置送至刀具I/O站。
2.刀具故障检测及处理
为了控制刀具的流动，跟踪每一把刀具的位置是非常重要的，即系统应随时知道某把刀具是在中心刀具存贮室或正在运输途中，还是在某台机床的刀库中。为此每把刀具上面应携带有自身的识别信息，如具有编码标识或在刀具的某一位置装有一块EPROM芯片。刀具在机床上的在线监控可以对由于刀具的磨损、崩裂或其他异常情况而发生的换刀请求迅速作出反应，以保证加工质量。其方法是在机床的适当位置装上传感器，对刀具状态进行监测。