新型刀具库的规划设计与应用

杨守帅

摘 要：为适应数控设备利用率不断提高的发展趋势，满足新型刀具的高效应用，本文针对刀具使用及管理情况，规划设计了新型刀具库，全面阐述了新型刀具库的总体设计以及库体、货区/货位码、工人借/还卡、刀柄/刀盘标识卡牌、条形码内容、物料结构等的设计。实践证明，新型刀具库实现了对刀具的查询、存放、借用、归还等信息化管理。

关键词：刀具库;规划设计;数控垂直回转库

中图分类号：TG71 文献标识码：A 文章编号：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

近年来，郑州纺机工程技术有限公司积极开发和大力推进新刀具技术的应用，切削效率得到大幅度提升，降本增效成效显著，数控设备利用率得到较大提高。数控设备功能的发挥通过刀具得以实现。刀具在使用中处于一个动态变化的过程。及时、准确及灵活地提供合适的刀具，能够充分发挥刀具和数控设备的作用，提高生产效率，为零部件的高质量生产提供必要保障。因此，加强刀具管理就显得十分必要。

刀具的管理方式多种多样，不同的管理方式和管理办法适应于不同企业的经营模式。公司数控设备类型多，性能各异，并且大部分重型设备本身没有刀具库存储刀具。此外，公司刀具的品种和数量非常多，且部分刀具价格昂贵。所以，各个公司要加强新型刀具库的规划设计。新型刀具库要能实现刀具信息的存储、查找、申购、报废等流程的信息化管理，实现公司贵重刀具、刀具信息的资源共享。

2 刀具管理存在的问题

①郑州纺机工程技术有限公司传统的工具室刀具柜为20世纪五六十年代的老式方格柜，存取、查找等效率低下。

②工具借、还采用纸质登记，不利于后期的精确查询和备货。

③某些刀具、刀柄、接杆、夹头等被长时间存放在部分工人的工具柜中或机床旁，造成刀具资源的大量浪费。

④工人寻找刀具花费时间较长，甚至找不到，从而导致设备由于等待刀具而造成停工现象。

⑤公司购买的部分贵重刀具没有实现共享（防振刀具，精镗刀具、非标刀具等），利用率低。

⑥刀具选型错误，又无成功切削的数据信息可供查询，导致部分刀具使用时磨损极快，另有一些刀具大材小用，造成资源浪费[1]。

3 刀具库的选型

目前，加工制造企业用于刀具管理的刀具库类型各不相同。有些公司虽然硬件系统相同，但管理方法和流程差别较大。郑州纺机工程技术有限公司对新型刀具库的应用了解甚少，没有成熟的方案可供参考。该公司经过对现场刀具、设备和场地等要素进行综合分析研究，对市场上可用于刀具存储的库体类型进行了大量资料查询与调研，認为数控垂直回转库比较适合自身的运营模式。同时，对垂直回转库进行了技术方案的探索、策划、研究与设计。该公司经过招投标，最终确定采用沈飞集团公司生产的数控垂直回转库。数控垂直回转库具有以下几方面的优势。

第一，节约性。数控垂直回转库占地面积小，充分利用垂直方向的空间。

第二，便捷性。取送刀具无需人力搬运，箱斗通过自动认址存取刀具，最大限度地节省了人力资源。

第三，安全性。入口处的光电保护系统能在库体处于运转状态时有效保证操作者和刀具的安全;具有过载保护的功能;全封闭的库体外观，使库内刀具有效防尘、防盗。

第四，智能性。箱斗通过最优路径的选取，快速将刀具送至操作者手中，最大限度地节省送刀时间。

第五，高效性。可进行上位机管理，实现多台回转库联网操作，同时进行物品的存取、查找等操作，使刀具更易于管理。

第六，灵活性。根据库房垂直方向的空间设计库体高度，更好地利用现有的库房环境[2]。

4 刀具库的规划设计

4.1 总体布局

郑州纺机工程技术有限公司在加工事业部原油品库[11.0m（长）×6.2m（宽）×4.3m（高）]南侧放置SFSHK-5420-14-406回转库2台，单台各有14个箱斗，单箱斗承载500kg，同时配置计算机管理系统1套，对库内的物品进行统一管理，采用条形码技术进行入/出库管理，实现刀具管理的自动化、信息化、规范化。

4.2 库体及货区、货位码设计

刀具库分为1号回转库和2号回转库，如图1和图2所示。

1号回转库共14个箱斗，每个箱斗分二层配置塑料盒，用于存放各类刀片、刀具等。每层存放塑料盒（234mm×500mm×140mm）8个，每个箱斗可存放塑料盒16个。1号回转库共可存放塑料盒224个。目前，每个塑料盒配2个插片，将塑料盒分为3格，1号回转库共有672个格。如图3至图5所示。

2号回转库共14个箱斗。其中，8个箱斗配置刀柄抽屉，每个箱斗3个刀柄抽屉，每个抽屉配置16个刀柄座，8个箱斗共可存放刀柄384（8×3×16）把。另外，6个箱斗配置斜插刀柄座，用于存放各类大型长刀柄。每个箱斗可斜插17把刀柄，6个箱斗可存放102（17×6）个刀柄。2号回转库总计可存放刀柄486把。如图6和图7所示。

4.3 工人借、还卡的设计

新设计的工人借、还卡具有创新、实用的特点。卡片大小86mm×55mm，整体白色+双面背景郑纺机LOGO。正面主要信息除公司名称和“刀具中心”外，还设计有员工姓名和员工号（与公司出勤卡、餐卡号码相同），并且生成唯一条形识别码。背面主要信息有先进刀具图片环绕的公司应用新技术口号“应用刀具新技术，提质增效降成本”。共为加工事业部六、七工部全体工人制作卡片83张。如图8所示。

4.4 刀柄、刀盘标识卡牌的设计

郑州纺机工程技术有限公司设计完成了BT50和JT50刀柄快插快取式标识卡牌（125mm×100mm）、刀盘用磁性吸附标识卡牌（55mm×42mm），如图9至图11所示。各类卡牌在合适的位置留有条形码空间，便于刀具的精准扫描与查取。

4.5 条形码的设计

新设计的条形码尺寸为30mm×19mm，适用于各类刀具、刀盒和标示卡牌。条形码信息包括三部分：条形码图形，用于快速、准确的入出库扫描;条形码编号，条形码的唯一号码，用于大数据的汇总、报表等信息化管理;刀具简要名称及型号，用于描述刀具主体信息，便于工人快速识别。如图12和图13所示。

4.6 物料结构树的规划设计

郑州纺机工程技术有限公司设计的物料结构树符合国内外大多数刀具样本查询习惯，可快速高效地对各类刀具进行单个或批量的基础数据输入、输出与维护。对下一步PLM二期、SAP项目的实施，适应公司未来信息化、智能制造的发展需求，在数据连接和提取方面具有重要作用。如图14所示。

5 刀具库的应用

加工事业部原库房新刀具、刀柄及现场大部分数控加工用刀具已使用条形码进行入/出库，所入库存刀具类型及数量一目了然，借出去的刀具账单清晰，大幅度提高了备刀时间。应用效果如图15至图20所示。

6 结语

经过一年来对新型刀具库的摸索、研究、规划设计、推进与实施，已实现对库内刀具采用条形码技术进行入/出库、借/还账等信息化管理，逐步實现刀具管理的规范化，从而提升零部件的加工质量和效率，降低生产成本。

新型刀具库的建立，是郑州纺机工程技术有限公司对刀具信息化全生命周期管理流程的初步探索，对实现高质量发展具有重要的推动作用，是全面信息化战略规划的重要部分，必将为其下一步智能制造发挥重要作用。

参考文献：

[1]陈佳，谷锐，徐斌.信息系统开发方法[M].北京：清华大学出版社，2019.

[2]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.数码仓库应用系统规范：GB/T 18768—2002[S].北京：中国标准出版社，2002.