新型刀具庫的規劃設計與應用

楊守帥

摘 要：為適應數控設備利用率不斷提高的發展趨勢，滿足新型刀具的高效應用，本文針對刀具使用及管理情況，規劃設計了新型刀具庫，全面闡述了新型刀具庫的總體設計以及庫體、貨區/貨位碼、工人借/還卡、刀柄/刀盤標識卡牌、條形碼內容、物料結構等的設計。實踐證明，新型刀具庫實現了對刀具的查詢、存放、借用、歸還等信息化管理。

關鍵詞：刀具庫;規劃設計;數控垂直回轉庫

中圖分類號：TG71 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）04-0072-04

Planning Design and Application of New Tool Library

YANG Shoushuai

（Technical Department of Zhengzhou Textile Machine Engineering Technology Co.， Ltd.，Zhengzhou Henan 450000）

Abstract： In order to adapt to the development trend of increasing utilization rate of CNC equipment and satisfy the high effect of new cutting tools， this paper planned and designed a new cutting tool library according to the use and management of cutting tools， and comprehensively expounded the overall design of the new cutting tool library， as well as the design of warehouse body， cargo area/cargo location code， worker's borrowing/returning card， tool handle/cutter disc identification card， bar code content， material structure， etc. Practice has proved that the new tool library realizes the information management of tool inquiry， storage， borrowing and returning.

Keywords： tool library;planning and design;NC vertical rotation library

1 研究背景

近年來，鄭州紡機工程技術有限公司積極開發和大力推進新刀具技術的應用，切削效率得到大幅度提升，降本增效成效顯著，數控設備利用率得到較大提高。數控設備功能的發揮通過刀具得以實現。刀具在使用中處于一個動態變化的過程。及時、準確及靈活地提供合適的刀具，能夠充分發揮刀具和數控設備的作用，提高生產效率，為零部件的高質量生產提供必要保障。因此，加強刀具管理就顯得十分必要。

刀具的管理方式多種多樣，不同的管理方式和管理辦法適應于不同企業的經營模式。公司數控設備類型多，性能各異，并且大部分重型設備本身沒有刀具庫存儲刀具。此外，公司刀具的品種和數量非常多，且部分刀具價格昂貴。所以，各個公司要加強新型刀具庫的規劃設計。新型刀具庫要能實現刀具信息的存儲、查找、申購、報廢等流程的信息化管理，實現公司貴重刀具、刀具信息的資源共享。

2 刀具管理存在的問題

①鄭州紡機工程技術有限公司傳統的工具室刀具柜為20世紀五六十年代的老式方格柜，存取、查找等效率低下。

②工具借、還采用紙質登記，不利于后期的精確查詢和備貨。

③某些刀具、刀柄、接桿、夾頭等被長時間存放在部分工人的工具柜中或機床旁，造成刀具資源的大量浪費。

④工人尋找刀具花費時間較長，甚至找不到，從而導致設備由于等待刀具而造成停工現象。

⑤公司購買的部分貴重刀具沒有實現共享（防振刀具，精鏜刀具、非標刀具等），利用率低。

⑥刀具選型錯誤，又無成功切削的數據信息可供查詢，導致部分刀具使用時磨損極快，另有一些刀具大材小用，造成資源浪費[1]。

3 刀具庫的選型

目前，加工制造企業用于刀具管理的刀具庫類型各不相同。有些公司雖然硬件系統相同，但管理方法和流程差別較大。鄭州紡機工程技術有限公司對新型刀具庫的應用了解甚少，沒有成熟的方案可供參考。該公司經過對現場刀具、設備和場地等要素進行綜合分析研究，對市場上可用于刀具存儲的庫體類型進行了大量資料查詢與調研，認為數控垂直回轉庫比較適合自身的運營模式。同時，對垂直回轉庫進行了技術方案的探索、策劃、研究與設計。該公司經過招投標，最終確定采用沈飛集團公司生產的數控垂直回轉庫。數控垂直回轉庫具有以下幾方面的優勢。

第一，節約性。數控垂直回轉庫占地面積小，充分利用垂直方向的空間。

第二，便捷性。取送刀具無需人力搬運，箱斗通過自動認址存取刀具，最大限度地節省了人力資源。

第三，安全性。入口處的光電保護系統能在庫體處于運轉狀態時有效保證操作者和刀具的安全;具有過載保護的功能;全封閉的庫體外觀，使庫內刀具有效防塵、防盜。

第四，智能性。箱斗通過最優路徑的選取，快速將刀具送至操作者手中，最大限度地節省送刀時間。

第五，高效性。可進行上位機管理，實現多臺回轉庫聯網操作，同時進行物品的存取、查找等操作，使刀具更易于管理。

第六，靈活性。根據庫房垂直方向的空間設計庫體高度，更好地利用現有的庫房環境[2]。

4 刀具庫的規劃設計

4.1 總體布局

鄭州紡機工程技術有限公司在加工事業部原油品庫[11.0m（長）×6.2m（寬）×4.3m（高）]南側放置SFSHK-5420-14-406回轉庫2臺，單臺各有14個箱斗，單箱斗承載500kg，同時配置計算機管理系統1套，對庫內的物品進行統一管理，采用條形碼技術進行入/出庫管理，實現刀具管理的自動化、信息化、規范化。

4.2 庫體及貨區、貨位碼設計

刀具庫分為1號回轉庫和2號回轉庫，如圖1和圖2所示。

1號回轉庫共14個箱斗，每個箱斗分二層配置塑料盒，用于存放各類刀片、刀具等。每層存放塑料盒（234mm×500mm×140mm）8個，每個箱斗可存放塑料盒16個。1號回轉庫共可存放塑料盒224個。目前，每個塑料盒配2個插片，將塑料盒分為3格，1號回轉庫共有672個格。如圖3至圖5所示。

2號回轉庫共14個箱斗。其中，8個箱斗配置刀柄抽屜，每個箱斗3個刀柄抽屜，每個抽屜配置16個刀柄座，8個箱斗共可存放刀柄384（8×3×16）把。另外，6個箱斗配置斜插刀柄座，用于存放各類大型長刀柄。每個箱斗可斜插17把刀柄，6個箱斗可存放102（17×6）個刀柄。2號回轉庫總計可存放刀柄486把。如圖6和圖7所示。

4.3 工人借、還卡的設計

新設計的工人借、還卡具有創新、實用的特點。卡片大小86mm×55mm，整體白色+雙面背景鄭紡機LOGO。正面主要信息除公司名稱和“刀具中心”外，還設計有員工姓名和員工號（與公司出勤卡、餐卡號碼相同），并且生成唯一條形識別碼。背面主要信息有先進刀具圖片環繞的公司應用新技術口號“應用刀具新技術，提質增效降成本”。共為加工事業部六、七工部全體工人制作卡片83張。如圖8所示。

4.4 刀柄、刀盤標識卡牌的設計

鄭州紡機工程技術有限公司設計完成了BT50和JT50刀柄快插快取式標識卡牌（125mm×100mm）、刀盤用磁性吸附標識卡牌（55mm×42mm），如圖9至圖11所示。各類卡牌在合適的位置留有條形碼空間，便于刀具的精準掃描與查取。

4.5 條形碼的設計

新設計的條形碼尺寸為30mm×19mm，適用于各類刀具、刀盒和標示卡牌。條形碼信息包括三部分：條形碼圖形，用于快速、準確的入出庫掃描;條形碼編號，條形碼的唯一號碼，用于大數據的匯總、報表等信息化管理;刀具簡要名稱及型號，用于描述刀具主體信息，便于工人快速識別。如圖12和圖13所示。

4.6 物料結構樹的規劃設計

鄭州紡機工程技術有限公司設計的物料結構樹符合國內外大多數刀具樣本查詢習慣，可快速高效地對各類刀具進行單個或批量的基礎數據輸入、輸出與維護。對下一步PLM二期、SAP項目的實施，適應公司未來信息化、智能制造的發展需求，在數據連接和提取方面具有重要作用。如圖14所示。

5 刀具庫的應用

加工事業部原庫房新刀具、刀柄及現場大部分數控加工用刀具已使用條形碼進行入/出庫，所入庫存刀具類型及數量一目了然，借出去的刀具賬單清晰，大幅度提高了備刀時間。應用效果如圖15至圖20所示。

6 結語

經過一年來對新型刀具庫的摸索、研究、規劃設計、推進與實施，已實現對庫內刀具采用條形碼技術進行入/出庫、借/還賬等信息化管理，逐步實現刀具管理的規范化，從而提升零部件的加工質量和效率，降低生產成本。

新型刀具庫的建立，是鄭州紡機工程技術有限公司對刀具信息化全生命周期管理流程的初步探索，對實現高質量發展具有重要的推動作用，是全面信息化戰略規劃的重要部分，必將為其下一步智能制造發揮重要作用。

參考文獻：

[1]陳佳，谷銳，徐斌.信息系統開發方法[M].北京：清華大學出版社，2019.

[2]中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局.數碼倉庫應用系統規范：GB/T 18768—2002[S].北京：中國標準出版社，2002.