专利名称：带有集成电路芯片的切削刀具的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种切削刀具，该切削刀具具有一个紧固地安装在其中的集成电路芯 片。更确切地说，本发明涉及一种切削刀具，该切削刀具具有一个安装在其中的RFID芯片， 该RFID芯片是通过用关于该切削刀具的数据进行编码并且与一个用于利用被编码在该 RFID芯片上的数据的系统进行通信，以便控制一种机加工操作、跟踪刀具使用、并且存储关 于一个具体切削刀具先前使用的数据。
背景技术：
存在有许多用于机加工并且具体地用于金属切削操作的切削刀具。经常，多种刀 具看起来非常相似但对于很大差别的应用可能不是有效的。作为一个实例，一种钻头的多 个尖端特征可能没有很大差别，但可以是旨在用于对很大差别的材料进行机加工。此外，在 另一个实例中，一种具有相同几何形状但具有不同硬化涂层的钻头对于机加工一种材料可 能是适合的而对于机加工另一种材料可能是不适合的。因此，视觉识别适当的刀具可能是 困难的。另外，一个典型的刀具库可能具有几百个不同的切削刀具对于一个具体工作识别 最适宜的刀具可能是具有挑战性的。其结果是，已经对工具箱进行条形编码并且这些箱的 条形码是与该切削刀具的识别细节以及适合该切削刀具的最佳条件的一个数据组相关联 的。然而，利用在刀具包装外部上的或者在这方面在该刀具本身上的条形码要求访问一个 远程数据库以提取这个切削刀具的多个特征。有时，制造商们不维持超过一定寿命的刀具 的数据库，并且其结果是可能不存在对于一个比较老的刀具可供使用的信息，即使该较老 的刀具存在着一个与它相关联的条形码。此外，必须维持一个用于非常大数目的不同刀具 的中心数据库。此外，存在着一种希望不仅要提取关于刀具的预先存在的信息而且此外要维持该 刀具的使用历史，以便更好地预知刀具该何时替换、刀具该何时磨锋利或者刀具何时不再 适合于某项工作、但可能适合于另一项要求较低的工作。目前使用的条形码系统不能够有 效地对这种信息进行存储和处理。因此，在本领域中存在着对于一种系统的总体需要，该系统为了易于检索而存储 了切削刀具(随着它被用于一种或更多种切削操作)的操作数据以及持续的历史。本发明的目的是提供一种系统，其中用于一种切削刀具的操作数据以及关于一种 特殊刀具的使用数据可以被编码在一个安装于该切削刀具内的集成电路芯片中或者被包 含在一个远程数据库中并且通过一个被编码在该芯片上的一种独特的刀具标识而是易于 访问，这样使得该数据可以被立即地并且精确地检索而无需查阅目录、手册、网站、以及存 档文件并且对于该切削刀具的整个使用寿命该数据保持正确。
存在着一种需要来提供一种系统，其中操作数据以及关于一个具体刀具的使用数 据可以被直接地编程到一个用于机床的控制器之中以控制一种机加工操作，因此简化了制 造过程、使在机加工操作过程中人的交互作用以及错误最小化、减少了在一个机加工操作 的初始化之前的设置时间、防止了刀具故障以及由刀具故障所引起的材料浪费、并且实现 了一种在财务上更加有益的制造过程。存在着一种需要来提供一个系统，其中关于机加工操作的实时反馈可以在该切削 刀具中的集成电路芯片与该控制器之间进行通信，以便自动调节机加工操作的多个参数。存在着一种需要来提供一个系统，其中该集成电路芯片额外地允许简化的刀具管 理以及该切削刀具的位置跟踪并且易于对包括在一个刀具间内的多种刀具按数据(如批 号及构成)进行分类。
发明内容
根据本发明的一个实施方案，在此提供了一种用于机加工工件的切削刀具。该切 削刀具包括一个刀具本体，该刀具本体具有一个杆；以及一个集成电路芯片，该芯片被紧固 地安装在该刀具本体的杆内并且在其上能够进行读和写。该集成电路芯片是一种RFID芯 片。根据本发明的另一个实施方案，在此提供了一种用于管理机床操作的系统。该系 统包括一个切削刀具，该切削刀具包括一个刀具本体，该刀具本体具有一个杆；一个集成电 路芯片，该芯片被紧固地安装在该刀具本体的杆内并且在其上能够进行读和写；以及用于 与该集成电路芯片进行通信的一个读/写装置。该集成电路芯片是一种RFID芯片。根据本发明的另一个实施方案，在此提供了一种用于管理机床操作的方法。该方 法包括以下步骤提供一种切削刀具，该切削刀具包括一个刀具本体，该刀具本体具有一个 杆；提供一个集成电路芯片，该芯片被紧固地安装在该刀具本体的杆内并且在其上能够进 行读和写，其中该集成电路芯片是一种RFID芯片；并且提供一个用于与该集成电路芯片进 行通信的读/写装置；在该芯片与该读/写装置之间建立一种通信联接；并且将来自该集 成电路芯片的关于该刀削刀具的数据上传到该读/写装置。通过以下与附图结合阅读详细的说明，本发明的进一步的细节和优点将变得更清 楚，其中通篇中同样的部件是用同样的参考数字来指代。
图1示出了根据本发明的一个实施方案的一个实心圆形的切削刀具的透视图，该 切削刀具具有一个被安装在其中的集成电路芯片；图2示出了一个实心圆形的切削刀具的另一个实施方案的透视图，该切削刀具具 有一个安装在其中的芯片；图3示出了一个实心圆形的切削刀具的另一个实施方案的透视图，该切削刀具具 有一个安装在其中的芯片；图4示出了根据本发明的一个实施方案的一个实心圆形的切削刀具的透视图，该 切削刀具被定位在具有一个读/写装置的一个刀夹具内；图5示出了根据本发明的一个实施方案的一个铣削切削刀具的透视图，该切削刀具具有一个安装在其中的集成电路芯片；图6A至图6B示出了根据本发明的一个实施方案的一个切削刀具的透视图和侧视 图，该切削刀具具有一个集成电路芯片，该集成电路芯片被埋入一个安装在该切削刀具内 的玻璃包囊中；图7A至图7C示出了根据本发明的一个实施方案的一个切削刀具的透视图、俯视 图和侧视图，该切削刀具具有一个集成电路芯片，该集成电路芯片是处于被安装在该切削 刀具内的一个触感芯片的形式；图8A至图8C示出了根据本发明的一个实施方案的一个触感传感器的透视图、俯 视图和侧视图，该触感传感器用于读取被安装在一个切削刀具内的一个触感芯片；图9示出了根据本发明的一个实施方案的一个系统构造示意图，该系统使用了被 安装在一个切削刀具内的一个集成电路芯片；并且图10示出了根据本发明的一个实施方案的另一个系统构造示意图，该系统使用 了安装在一个切削刀具内的一个集成电路芯片。
具体实施例方式以下为了说明的目的，空间定向术语(如果使用的话)将涉及所提及的实施方案， 按照它在附形中或者在以下被详细的说明中以其他方式所说明的定向。然而，应该理 解以下说明的这些实施方案可以采取许多替代的变体和实施方案。还应该理解在这些附图 中所展示的以及在此说明的这些具体的装置是简单的示例性的而不应该被考虑为是限制 性的。参见图1，示出了根据本发明的一个实施方案的用于机加工工件的一个切削刀具 10，该切削刀具是具有一个钻头尖端30的钻头的形式。切削刀具10包括一个刀具本体15， 该刀具本体具有一个杆16。一个集成电路芯片20 (以一个RFID芯片20的形式)在一个横 跨杆16的一端17延伸的横向凹槽25中被紧固地安装在刀具本体15的杆16内。如所示 出的，RFID芯片20是一个无天线式RFID芯片20，该芯片包括至少一个电触点21并且能够 通过一个读/写装置经由至少一个电触点21在其上进行读和写。RFID芯片20被安装在横 向凹槽25之内，这样使得芯片20的一个部分(具体是至少一个电触点21)被安置为与杆 16的一端17平齐并且因此至少部分地暴露到杆16的外部。应该指出，RFID芯片20被定 位为远离钻头10的尖端30，以便最小地暴露于在机加工操作过程中钻头10可能暴露的热 和恶劣环境。参见图2，示出了一个替代实施方案的用于机加工工件的切削刀具110，该切削刀 具是一个钻头的形式。切削刀具110包括一个刀具本体115，该本体具有一个杆116。刀具 本体115的杆116包括一个轴向延伸的孔130，该孔沿切削刀具110的一条轴线从杆116的 一端117延伸进入杆116中。一个集成电路芯片120 (处于一个RFID芯片120的形式)在 轴向延伸的孔130中被紧固地安装在刀具本体115的杆116内。RFID芯片120包括一个天 线(未示出)并且通过一个读/写装置经由在RFID芯片120与该读/写装置之间的无线 电传输而能够在其上进行远程地读和写。为此，杆116包括多个径向延伸的槽缝125，这些 槽缝从轴向延伸的孔130向外延伸，这样使得RFID芯片120经由轴向延伸的孔130穿过杆 116的一端117并且经由这些径向延伸的槽缝125穿过杆116的侧面118而至少部分地暴露到杆116的外部。这种安排减少了在RFID芯片120与该读/写装置之间正常地由形成 切削刀具110的金属或碳化物材料所引起的对无线电传输的干扰。如在图1所示的实施方 案中，RFID芯片120被定位为远离切削刀具110的尖端，以便最小化地暴露于在机加工操 作过程中切削刀具110可能暴露的热和恶劣环境。尽管孔130以及这些槽缝125被展示为 除了具有RFID芯片120之外是空的，应该认识到孔130以及这些槽缝125可以用一种不导 电的材料进行添充，如一种聚合物树脂或环氧树脂。这将保护芯片120而同时容许来自芯 片120的信号接收和传输。参见图3，示出了一个替代实施方案的用于机加工工件的切削刀具210，该切削刀 具是一个钻头的形式，该钻头具有一个钻头尖端245。切削刀具210包括一个刀具本体215， 该刀具本体具有一个杆216。一个集成电路芯片220 (处以一个RFID芯片220的形式)在 一个纵向延伸的凹槽225中被紧固地安装在刀具本体215的杆216之内，该凹槽从杆216 的一端240在杆216的一个侧面217中延伸。如所示出的，RFID芯片220是一个无天线式 RFID芯片220，该芯片包括至少一个电触点221并且通过一个读/写装置经由至少一个电 触点221而能够在其上进行读和写。RFID芯片220被安装在纵向延伸的凹槽225之内，这 样使得芯片220的一部分(具体是至少一个电触点221)被安置为与杆216的侧面217平齐 并且因此至少部分地暴露到杆216的外部。如在图1和图2所示的这些实施方案中，RFID 芯片220被定位为远离钻头210的尖端245，以便最小化地暴露于在一个机加工操作过程中 钻头210可能暴露的热和恶劣环境。此外，将RFID芯片220放置在杆216的侧面217上允 许冷却剂经由多个延伸经过刀具本体215的冷却剂通道235从杆216的末端240流动到钻 头尖端245上，而没有来自RFID芯片220的实体干扰。参见图4，示出了根据本发明的一个实施方案的一个刀夹具250，该刀夹具具有一 个读取头260。一个读/写装置(未示出)被置于读取头260内，该读取头被置于刀夹具 250的一个上部块262上。一个切削刀具210被刀夹具250保持在读取头260与一个下部 的V形块265之间，这样使得读取头260被安置为邻近安装在切削刀具210内的RFID芯片 220。为此，刀夹具250的上部块262和/或下部的V形块265可以根据不同直径的切削刀 具210而被弹簧或液压地加载到夹具上。该读/写装置可以包括一个或多个探头(未示出) 用于将一个电触点221接合到芯片220上以便在该读/写装置与芯片220之间建立一种直 接通信联接或者可以包括一个用于在该读/写装置与芯片220之间建立一种远程无线电通 信联接的天线。如所示出的，刀夹具250适合于夹持一个切削刀具210，该切削刀具具有一 个安装在切削刀具210的侧面217内的芯片220，如此前参见图3所讨论的。应该认识到， 可以对刀夹具250进行修改以便夹持不同构形的切削刀具，如以上参见图1所讨论的切削 刀具10，其中，芯片20被安装在切削刀具10的一端17之内，这样使得当切削刀具10被置 于刀夹具250上时，读取头260变得被置于邻近芯片20。还应该认识到，该读/写装置可以 被结合到多种替代结构中。例如，该读/写装置可以是一种为本领域普通技术人员所熟悉 的便携的、手持的阅读器/扫描器装置，或者可替代地该读/写装置可以被定位在用于将切 削刀具210附装到一台机床上的安装卡盘或适配器系统之内。参见图5，示出了一个替代实施方案的用于机加工工件的一个切削刀具300，该切 削刀具是一个铣刀300的形式。铣刀300包括一个刀具本体305，该刀具本体具有一个杆 310以及多个切削镶片320，这些切削镶片被可拆卸地置于多个围绕刀具本体305形成的安装凹座325之内。一个集成电路芯片330 (处于一个RFID芯片330的形式)在一个纵向延 伸的凹槽335中被紧固地安装在刀具本体305的杆310之内，该凹槽从杆310的一端312 在杆310的一个侧面311中延伸。如所示出的，RFID芯片330是一种无天线式RFID芯片 330，该芯片包括至少一个触点331并且通过一个读/写装置经由至少一个触点331而能够 在其上进行读和写。RFID芯片330被安装在纵向延伸的凹槽335内，这样使得芯片330的 一部分(具体是该至少一个触点331)被安置为与杆310的侧面311平齐并且因此至少部分 地暴露到杆310的外部。可替代地，RFID芯片330可以被安装在一个在杆310的末端312 中形成的横向凹槽之内(如以上参见图1所讨论的)、或者可以包括一个天线使得RFID芯 片330可以被安装在一个在杆310中形成的孔内，如以上参见图2所讨论的。
应该认识到，本主题发明除了适合于在图1至图3所展示的这些钻头10、110、210 以及在图5所展示的铣刀300之外，还适合于用于机加工操作的多种多样的切削刀具。例 如，可以额外地将RFID芯片330以及本发明的相关联的系统结合到丝锥、方杆车床刀具、可 分度钻头、以及切削镶片中。参见图6A至图6B，示出了类似于图2所示的实施方案的一个替代实施方案的用于 机加工工件的一个切削刀具515。切削刀具515包括一个刀具本体520，该刀具本体具有一 个杆521。刀具本体520的杆521包括一个轴向延伸的孔510，该孔沿切削刀具515的一条 轴线从杆521的一端522延伸进入杆521。一个RFID芯片形式的集成电路芯片(未示出) 被包埋在一个包囊500中，该包囊在轴向延伸的孔510中被紧固地安装在刀具本体520的 杆521之内。包囊500可以由玻璃或另一种不导电的材料制成。该RFID芯片包括一个天 线(未示出)并且通过一个读/写装置经由在该RFID芯片与该读/写装置之间的无线电传 输而能够在其上进行读和写。如以上参见图2所讨论时，杆521可以进一步包括多个径向 延伸的槽缝，这些槽缝从轴向延伸的孔510径向向外延伸，这样使得包囊500经由轴向延伸 的孔510并且经由这些径向延伸的槽缝穿过杆521的末端522而至少部分地暴露到杆521 的外部。包囊500遮蔽RFID芯片使得该RFID芯片必须包括一个用于在该RFID芯片与该 读/写装置之间的远程无线电传输的天线。由于被置于该RFID芯片上的天线的相对小的 尺寸以及由切削刀具515的金属或碳化物材料所引起的干扰，该天线可以具有大致30mm的 一个有限的范围。因此，该读/写装置必须被安置为与该RFID芯片处于紧密接近以便与该 芯片建立一种无线通信联接。应该认识到，被包埋在包囊500内的RFID芯片可以包括一个 天线，该天线被适配为传输和接收高的或低的无线电频率的信号。参见图7A至图7C，示出了一个替代实施方案的用于加工工件的切削刀具610。切 削刀具610包括一个刀具本体615，该刀具本体具有一个杆616。刀具本体615的杆616包 括一个平坦凹陷的部分617，具体地是在杆616的一个侧面618中形成的一个Weldon平面 617。在平坦凹陷的部分617之中形成了一个空腔619。一个RFID芯片620形式的集成电 路芯片620在空腔619中被紧固地安装在刀具本体615的杆616内。如所示出的，RFID芯 片620是一个无天线式RFID芯片620，该芯片包括两个电触点625、630，这些触点被并排地 安排在RFID芯片620上并且通过一个读/写装置经由这两个电触点625、630中的至少一 个而能够在其上进行读和写，而这两个电触点625、630中的另一个被提供为冗余。RFID芯 片620被安装在空腔619之内，这样使得RFID芯片620的一部分(具体是芯片620的顶部 表面)被安置为与杆616的平坦凹陷部分617平齐并且因此至少部分地暴露到杆616的外
11部。这些电触点625、630从芯片620径向延伸离开杆616的平坦凹陷的部分617。图7A 至图7C所示的具体的实施方案允许放置RFID芯片620，这样使得RFID芯片620不会使切 削刀具610的结构强度变弱并且不物理干扰将切削刀具610安装到机床的安装卡盘或适配 器组件上。此外，当这些电触点625、630延伸离开刀具本体615的杆616时，更易于实现在 RFID芯片620与该读/写装置之间的一种直接的接合。参见图8A至图8C，示出了适合于与一个读/写装置一起使用的一个触感传感器 650，以便从RFID芯片620上读数据以及将数据写入该芯片上。触感传感器650包括一个 本体655，该本体带有两个从本体655中延伸的探头660、665。这些探头660、665被适配为 使这些电触点625、630接合在被置于切削刀具610的刀具本体615内的RFID芯片620上， 从而在RFID芯片620与该读/写装置之间建立一种直接通信联接，以便将来自RFID芯片 620的数据传输以及上传到该读/写装置或者将来自该读/写装置的数据写入RFID芯片 620上。如所示出的，触感传感器650进一步包括两个管脚670、675，这些管脚与这两个探头 660,665相反从本体655中延伸。这些探头660、665被电气连接到这些管脚670、675上并 且这些管脚670、675可以被插入或者以其他方式连接或附装到读/写装置上。可替代地， 触感传感器650以及这些探头660、665可以被硬连线到读/写装置上，这样使得这些管脚 670,675是不必要的。参见图9，示出了根据本发明的一个实施方案的用于管理机床操作的一个系统的 示意描绘，该机床操作利用一个切削刀具10，该切削刀具具有一个安装在其中的RFID芯片 20。如所示出的，该系统包括切削刀具10，该切削刀具具有一个安装在其中、处于一个RFID 芯片20的形式的集成电路芯片20，如已参见上述实施方案先前所讨论的；以及一个用于与 RFID芯片进行通信的读/写装置700。该系统进一步包括一个用于机床的控制操作的控制 器720 (如一个典型的CNC控制器720)，以便通过切削刀具10执行一种机加工操作。控制 器720从读/写装置700中接收用于切削刀具10的操作数据。如图9所示，读/写装置700被适配为与RFID芯片20以及控制器720 二者建立 通信联接，这样使得读/写装置700能够接收用于切削刀具10的操作数据(它已被编码在 RFID芯片20上并且从RFID芯片20传输到读/写装置700)，并且能够将该数据传输给控 制器720，用于对控制器720进行编程以控制机加工操作。如以上关于这些先前的实施方 案所讨论的，在RFID芯片20与读/写装置700之间的通信联接可以经由RFID芯片20与 读/写装置700之间的一种远程无线电联接来建立或者可以经由一种直接联接来建立，该 直接联接是由置于RFID芯片20上的至少一个电触点与一个与读/写装置700操作性关联 的探头之间的一种接合形成的。在读/写装置700与控制器720之间的通信联接可以通过 对于本领域普通技术人员已知的不同技术来建立，包括一个无线连接或者通过将读/写装 置700硬连线到控制器720或一个机床710 (在图10中示出)中，其中读/写装置700被 置于机床710的一个安装卡盘或适配器组件之内。RFID芯片20优选地是通过操作数据进行编码并且能够将操作数据传输给读/写 装置，该操作数据是选自下组，其构成为用于最佳机加工的切削速度和进刀数据、切削刀 具的尺寸、切削刀具的重量、切削刀具的等级、该切削刀具的工程绘图或简图、用于重新研 磨该切削刀具的数据、该切削刀具的材料成分、材料安全数据单(MSDS)、刀具跟踪数据、可 追踪性数据、刀具识别号、最大刀具寿命数据、最佳刀具应用/使用数据、刀具具体注释、以及它们的组合。应该认识到，以上的组是示例性的，并且未列出的其他类型的操作数据可以 被编码在RFID芯片20上。此外，读/写装置700还被适配为从控制器720接收关于切削刀具10的使用的数 据并且将该数据写入RFID芯片20上，这样使得该信息保持与切削刀具10在一起供将来参 考。通过读/写装置700被写入RFID芯片20上的这种关于使用的数据是选自下组，其构 成为切削刀具操作时间、剩余的切削刀具寿命信息、切削刀具磨损和故障信息、使用该切 削刀具的机加工操作的多种特征、以及它们的组合。应该认识到，上组也是示例性的，并且 未列出的关于切削刀具10的使用的其他类型的数据可以通过读/写装置700被写在RFID 芯片20上。可替代地，RFID芯片20是仅用一个唯一的刀具标识进行编码的。在这样一个实 施方案中，该读/写装置被适配为与RFID芯片20、控制器720以及一个远程数据库740建 立通信联接。读/写装置700从RFID芯片720中接收这种唯一的刀具标识、将该唯一的刀 具标识传输给远程数据库740、从远程数据库740中接收用于切削刀具10的操作数据(以 上所讨论的)、并且然后将用于切削刀具10的操作数据传输给控制器720，以便进行控制器 720的编程。除了将关于切削刀具10的使用的数据写入RFID芯片20上之外，读/写装置 700也可以或可替代地将关于该切削刀具的使用的数据传输给远程数据库740，供将来参 考。如此前所讨论的，读/写装置700可以连续地与RFID芯片20以及控制器720进 行通信以便在一个机加工操作过程中将刀具反馈实时地提供给控制器720。参见图10，示出了根据本发明的一个实施方案的用于管理机床操作的一个扩展 系统的示意性描绘，该机床操作利用一个切削刀具10，该切削刀具具有一个安装在其中的 RFID芯片20。该扩展系统除了包括如此前所讨论的不同的额外系统元件之外，还包括在图 9中示出的这些系统元件以及通信联接。具体地讲，如在图10中所示出的，该扩展系统进一 步包括一个用于通过切削刀具10执行机加工操作的机床710。由机床710执行的一种机加 工操作受控制器720控制，如以上所讨论的，该机加工操作是根据由读/写装置700传输给 控制器720的数据而被程序控制的。如图10所示，该扩展系统可以进一步包括一个自动化刀具管理系统730，用于对 多个切削刀具进行存储和分配。读/写装置700与刀具管理系统730进行通信，以将一个刀 具间内的多种切削刀具进行分类并且跟踪已经从该刀具间中移除的多个切削刀具的位置。同样，如图10所示，读/写装置700通过与一个数据转换箱750建立一种通信联 接而可以与控制器720、远程数据库740以及自动化刀具管理系统730进行通信，这样使得 多个通信联接不是必须由读/写装置700来建立和维持。如由图9和图10所展示的，一个具有读/写能力的集成电路芯片20与一个切削 刀具一起使用打开了范围广泛的与整个金属加工操作相关联的机会。具体地讲，来自芯片 20的数据可以被传输给读/写装置700或者从该装置中被传输，该装置还可以是一个扫描 器。尽管芯片20被展示为在处于静态位置的刀具10中，但是刀具10完全有可能是正在操 作中并且芯片20仍可以将数据传输到读/写装置700以及从该装置中读取数据，如此前所 讨论的。具体地讲，在机加工操作过程中，切削刀具10的芯片20可以实时地对数据进行通 信，如操作温度、操作速度，或刀具10可能经历的任何不均衡。这个信息可以行进回到读/写装置700上并且然后被传输给控制器720，该控制器可以为了切削刀具10的最佳性能进 行调节。此外，可以利用从读/写装置700中提取的关于切削刀具10的信息以确定一个具 体的切削刀具10的刀具寿命和/或磨损并且可以利用这种信息来确定在自动化刀具管理 系统730中何时分配一个新的刀具10是适当的。此外，读/写装置700可以将关于刀具使 用的数据提供给远程数据库740，该远程数据库将不但提供关于该系列的切削刀具的整体 性能的数据并且此外还将提供具体的切削刀具10的个性化记录。参见图9和图10，现在将详细地说明利用根据本发明的一个实施方案的以上所说 明的系统对机床操作进行管理的一种方法。提供了一种切削刀具10，该切削刀具包括一个 刀具本体，该本体具有一个杆；一个以RFID芯片20形式的集成电路芯片20，该芯片在其上 能够进行读和写并且被紧固地安装在该刀具本体的杆内；以及一个与集成电路芯片20进 行通信的读/写装置700。RFID芯片20被安装在刀具本体的杆内，这样使得它至少部分地 暴露到该杆的外部。建立了在芯片20与该读/写装置之间的一种通信联接。将关于刀具 10的数据从集成电路芯片20上传到读/写装置700。在集成电路芯片20与该读/写装置 之间的通信联接可以是一种远程无线电联接或一种直接联接，该直接联接是由在置于集成 电路芯片20上的至少一个电触点与一个与读/写装置700操作性地相关联的一个探头之 间的一种接合形成。提供了一个机床710以及一个控制器720，该机床用于通过切削刀具10执行一种 机加工操作而该控制器用于对机床710的操作进行控制。建立了一种在读/写装置700与 控制器720之间的通信联接。将用于切削刀具10的操作数据从读/写装置700传输给控 制器720。控制器720基于用于切削刀具10的操作数据被编程以控制机床710的操作。关 于切削刀具10的数据可以包括用于切削刀具10的操作数据(它被编码在芯片20上)、和 /或一个唯一的刀具标识。在关于切削刀具10的数据包括唯一的刀具标识的情况下，在将 用于切削刀具10的操作数据传输给控制器720之前建立了一种在读/写装置700与一个 远程数据库740之间的通信联接。将该唯一的刀具标识从读/写装置700传输给远程数据 库740。然后该操作数据从远程数据库740上传到读/写装置700。将关于切削刀具10的使用的数据从控制器720传输给读/写装置700。然后通 过读/写装置700将关于切削刀具10的使用的数据写入集成电路芯片20上。还可以通过 读/写装置700将关于切削刀具10的使用的数据传输给远程数据库740。此外，在机加工 操作过程中连续地执行以下步骤，这些步骤是将用于切削刀具10的操作数据传输给控制 器720、将关于切削刀具10的使用的数据从控制器720传输给读/写装置700，并且通过读 /写装置700将关于切削刀具10的使用的数据写入集成电路芯片20上。通过给每个单独的切削刀具10提供一个集成电路芯片20，不但有可能检索关于 切削刀具10的技术数据并且还有可能跟踪刀具10的历史，这样使得任何后来的使用者可 以估价属于刀具10的磨损以及预期的刀具寿命。根据本发明的另一个实施方案，这些RFID芯片20、120、220、330以及620连同以 上参见图1至图3以及图5至图7C所讨论的包囊500通过非传导性的并且耐热的聚合物 树脂或环氧树脂而被紧固到不同的切削刀具的杆内。该聚合物树脂或环氧树脂优选地是非 传导性的，从而不会引起电气干扰，电气干扰将破坏在这些芯片20、120、220、330以及620 与读/写装置700之间的通信联接。此外，该聚合物树脂或环氧树脂优选地是耐热的，以便在机加工操作过程中对这些芯片20、120、220、330以及620提供进一步的保护而免受恶劣 环境条件的影响。一种典型的玻璃包囊RFID芯片将是配备有由德州仪器(Texaslnstruments)提供 的序列200低频微RFID评估套件模型RI-K3A-001A的芯片。一个典型的接触式集成电路芯 片将是与由Texas Instruments提供的Tag-it HF-I标准转发器嵌体相关联的芯片。将 该接触式集成电路芯片从嵌体中取出并且不用相关的天线而使用。被用来从这些集成电路 芯片中上传数据以及将数据写入这些芯片上的典型的读/写装置对RFID标签领域中的普 通技术人员是已知的。虽然已详细说明了本发明的具体实施方案，但本领域的技术人员应认识到鉴于本 披露的整体传授内容对这些细节可发展出不同的修改和替代。在此说明的目前优选的实施 方案仅旨在说明而不是限制本发明的范围，对于本发明的范围应当给予所附权利要求应及 其所有的等效物的全部广度。
权利要求
一种用于对工件进行机加工的切削刀具(10)，该刀具(10)包括a)一个刀具本体(15)，该刀具本体具有一个杆(16)；以及b)一个集成电路芯片(20)，该芯片被紧固地安装在该刀具本体(15)的杆(16)之内并且在其上能够进行读和写，其中，该集成电路芯片(20)是一种RFID芯片(20)。
2.根据权利要求1所述的切削刀具，其中该RFID芯片(20)被安装在该刀具本体(15) 的杆(16)之内，这样使得该芯片(20)至少部分地暴露到该杆(16)的外部。
3.根据权利要求1所述的切削刀具，其中该集成电路芯片(20)是通过非传导性的并且 耐热的聚合物树脂或环氧树脂而被紧固在该杆(16)之内。
4.根据权利要求1所述的切削刀具，其中通过用于该切削刀具(10)的操作数据对该集 成电路芯片(20)进行编码，该操作数据是选自下组，其构成为用于最佳机加工的切削速 度和进刀数据、切削刀具的尺寸、切削刀具的重量、切削刀具的等级、该切削刀具的工程绘 图或简图、用于该切削刀具重新研磨的数据、该切削刀具的材料成分、一份材料安全数据单 (MSDS)、刀具跟踪数据、可追踪性数据、刀具识别号、最大刀具寿命数据、最佳刀具应用/使 用数据、刀具具体注释、以及它们的组合。
5.根据权利要求1所述的切削刀具，其中该集成电路芯片(20)能够在其上被写入关于 该切削刀具(10)的使用的数据，关于此前使用的数据是选自下组，其构成为切削刀具操 作时间、剩余的切削刀具寿命信息、切削刀具磨损和故障信息、使用该切削刀具的机加工操 作的多种特征、以及它们的组合。
6.根据权利要求1所述的切削刀具，其中该RFID芯片被包埋在一个包囊(500)中并且 能够在其上进行远程读和写。
7.根据权利要求6所述的切削刀具，其中该刀具本体(115，520)的杆(116，521)包 括一个轴向延伸的孔(130，510)，该孔沿该切削刀具(110,515)的一条轴线从该杆(116， 521)的一端(117，522)延伸，并且其中该RFID芯片(220)被紧固地安装在该轴向延伸的孔 (130,510)之内。
8.根据权利要求7所述的切削刀具，其中该刀具本体(115)的杆(116)进一步包括多 个径向延伸的槽缝(125)，这些槽缝从该轴向延伸的孔(130)向外延伸至该杆(116)的一侧 (118)。
9.根据权利要求1所述的切削刀具，其中该RFID芯片(20)是一种无天线式的RFID芯 片(20)，该芯片包括至少一个电触点(21)并且经由该至少一个电触点(21)而能够在其上 进行读或写。
10.根据权利要求9所述的切削刀具，其中该刀具本体(15)的杆(16)包括横跨其一 端(17)延伸的一个横向凹槽(25)；并且其中该RFID芯片(20)被紧固地安装在该横向凹 槽(25)之内，这样使得该芯片(20)的一部分被安置为与该杆(16)的该端(17)平齐。
11.根据权利要求9所述的切削刀具，其中该刀具本体(215，305)的杆(216，310)包 括一个纵向延伸的凹槽(225，335)，该凹槽在该杆(216，310)的一侧(217，311)之内从其 一端(240，312)中延伸；并且其中该RFID芯片(220，330)被紧固地安装在该纵向延伸的凹 槽(225，335)之内，这样使得该芯片(220，330)的一部分被安置为与该杆(216，310)的该 侧面(217，311)平齐。
12.根据权利要求9所述的切削刀具，其中该刀具本体(615)的杆(616)包括在其一侧 (618)中形成的一个平坦凹陷部分(617)以及在该杆(616)的平坦凹陷部分(617)之内形 成的一个空腔(619)；并且其中该RFID芯片(620)被紧固地安装在该空腔(619)之内，这 样使得该芯片(620)的一部分被安置为与该杆(616)的该平坦凹陷部分(617)平齐，该芯 片的至少一个电触点(625，630)从该芯片(620)径向地延伸离开该杆(616)的平坦凹陷部 分(617)。
13.根据权利要求12所述的切削刀具，其中该至少一个电触点(625，630)包括两个在 该RFID芯片(620)上并排安排的电触点(625,630) 0
14.一种用于管理机床操作的系统，该系统包括a)一个切削刀具(10)，该切削刀具(10)包括一个刀具本体(15)，该本体具有一个杆 (16)；b)一个集成电路芯片(20)，该芯片被紧固地安装在该刀具本体(15)的杆(16)之内并 且能够在其上读和写；以及c)一个用于同该集成电路芯片(20)通信的读/写装置(700)，其中，该集成电路芯片(20)是一种RFID芯片(20)。
15.根据权利要求14所述的系统，其中该RFID芯片(20)被安装在该刀具本体(15)的 杆(16)之内，这样使得该芯片(20)至少部分地暴露到该杆(16)的外部。
16.根据权利要求14所述的系统，其中，该集成电路芯片(20)是通过非传导性的并且 耐热的聚合物树脂或环氧树脂紧固在该杆(16)之内。
17.根据权利要求14所述的系统，其中该集成电路芯片(20)用该切削刀具(10)的操 作数据进行编码并且能够将该操作数据传输给该读/写装置(700)，该操作数据是选自下 组，其构成为用于最佳机加工的切削速度和进刀数据、切削刀具的尺寸、切削刀具的重量、 切削刀具的等级、该切削刀具的工程绘图或简图、用于重新研磨该切削刀具的数据、该切削 刀具的材料成分、一个材料安全数据单(MSDS)、刀具跟踪数据、可追踪性数据、刀具识别号、 最大刀具寿命数据、最佳刀具应用/使用数据、刀具具体注释、以及它们的组合。
18.根据权利要求14所述的系统，其中，通过该读/写装置(700)能够在该集成电路芯 片(20)上写入关于该切削刀具(10)的使用的数据，关于此前使用的数据是选自下组，其构 成为切削刀具操作时间、剩余的切削刀具寿命的信息、切削刀具磨损和故障信息、使用该 切削刀具的机加工操作的多种特征、以及它们的组合。
19.根据权利要求14所述的系统，其中该RFID芯片被包埋在一个包囊(500)内并且能 够通过该读/写装置(700)在其上远程地进行读和写。
20.根据权利要求19所述的系统，其中该刀具本体(115，520)的杆(116，521)包括一 个轴向延伸的孔(130，510)，该孔沿该切削刀具(110，515)的一条轴线从该杆(116，521)的 一端(117,522)延伸；并且其中该RFID芯片(120)被紧固地安装在该轴向延伸的孔(130， 510)之内。
21.根据权利要求20所述的系统，其中该刀具本体(115)的杆(116)进一步包括多个 径向地延伸的槽缝(125)，这些槽缝从该轴向延伸的孔(130)向外延伸至该杆(116)的一侧 (118)。
22.根据权利要求14所述的系统，其中该RFID芯片(20)是一种无天线式RFID芯片(20)，该芯片包括至少一个电触点(21)并且能够通过该读/写装置(700)经由该至少一个 电触点(21)在其上进行读或写。
23.根据权利要求22所述的系统，其中，该读/写装置(700)包括一个触感传感器 (650)，该触感传感器具有至少一个探头(660，665)，该探头被适配为与该RFID芯片(620) 上的至少一个电触点(625，630)相接合，以便在该RFID芯片(620)与该读/写装置(700) 之间建立一种直接联接。
24.根据权利要求22所述的系统，其中该刀具本体的杆(16)包括横跨其一端(17)延 伸的一个横向凹槽(25)；并且其中该RFID芯片(20)被紧固地安装在该横向凹槽(25)之 内，这样使得该芯片(20)的一部分被安置为与该杆(16)的该端(17)平齐。
25.根据权利要求22所述的系统，其中该刀具本体(215，305)的杆(216，310)包括 一个纵向延伸的凹槽(225，335)，该凹槽在该杆(216，310)的一侧(217，311)内从其一 端(240，312)延伸；并且其中该RFID芯片(220，330)被紧固地安装在该纵向延伸的凹槽 (225,335)之内，这样使得该芯片(220，330)的一部分被安置为与该杆(216，310)的侧面 (217,311)平齐。
26.根据权利要求22所述的系统，其中该刀具本体(615)的杆(616)包括在其一侧 (618)中形成的一个平坦凹陷部分(617)以及在该杆(616)的平坦凹陷部分(617)之内形 成的一个空腔(619)；并且其中该RFID芯片(620)被紧固地安装在该空腔(619)之内，这 样使得该芯片(620)的一部分被安置为与该杆(616)的平坦凹陷部分(617)平齐，该芯片 的至少一个电触点(625，630)从该芯片(620)中径向延伸离开该杆(616)的平坦凹陷部分 (617)。
27.根据权利要求26所述的系统，其中，该至少一个电触点(625，630)包括并排安排在 该RFID芯片(620)上的两个电触点(625,630) 0
28.根据权利要求14所述的系统，进一步包括一个机床(710)，该机床用于通过该切削刀具(10)来执行一种机加工操作；以及一个控制器(720)，该控制器用于控制该机床(710)的操作，其中，该控制器(720)从该读/写装置(700)接收用于该切削刀具(10)的操作数据。
29.根据权利要求28所述的系统，其中，该读/写装置(700)被适配为与该RFID芯片 (20)以及该控制器(720)建立通信联接，用于从该RFID芯片(20)接收用于该切削刀具 (10)的操作数据并且将用于该切削刀具(10)的操作数据传输给该控制器(720)用于该控 制器(720)的编程。
30.根据权利要求29所述的系统，其中，该读/写装置(700)被进一步适配为从该控制 器(720)接收关于该切削刀具(10)的使用的数据并且将关于该切削刀具(10)的使用的数 据写入该RFID芯片(20)。
31.根据权利要求28所述的系统，其中，该读/写装置(700)被适配为与该RFID芯片 (20)、该控制器(720)以及一个远程数据库(740)建立通信联接，用于从该RFID芯片(20) 接收一个唯一的刀具标识、将该唯一的刀具标识传输给该远程数据库(740)并且从该远程 数据库接收用于该切削刀具(10)的操作数据，并且将用于该切削刀具(10)的操作数据传 输给该控制器(720)用于该控制器(720)的编程。
32.根据权利要求31所述的系统，其中，该读/写装置(700)被进一步适配为从该控制器(720)接收关于该切削刀具(10)的使用的数据、将关于该切削刀具(10)的使用的数 据传输给该远程数据库(740)、并且将关于该切削刀具(10)的使用的数据写入该RFID芯片 (20)上。
33.根据权利要求28所述的系统，其中，该读/写装置(700)与该RFID芯片(20)以及 该控制器(720)连续地进行通信以便在一个机加工操作过程中将实时刀具反馈提供给该 控制器(720)。
34.根据权利要求14所述的系统，其中，该读/写装置(700)被置于一个读取头(260) 之内，该读取头被置于一个块(262)上，该块形成了该刀具本体的一个支架(250)的一部 分。
35.根据权利要求14所述的系统，进一步包括用于对多个切削刀具(10)进行存储和 分配的一个自动化刀具管理系统(730)，其中该读/写装置(700)与该刀具管理系统(730) 进行通信，以便将该多个切削刀具(10)进行分类并且跟踪切削刀具的位置。
36.一种用于管理机床操作的方法，包括以下步骤a)提供一个切削刀具(10)，该切削刀具包括一个刀具本体(15)，该刀具本体具有一个 杆(16)；b)提供一个集成电路芯片(20)，该芯片被紧固地安装在该刀具本体(15)的杆(16)之 内并且能够在其上进行读和写，其中该集成电路芯片(20)是一种RFID芯片(20)；c)提供一个读/写装置(700)用于与该集成电路芯片(20)进行通信；d)在该芯片(20)与该读/写装置(700)之间建立一种通信联接；并且e)将来自该集成电路芯片(20)的有关该切削刀具(10)的数据上传给该读/写装置 (700)。
37.根据权利要求36所述的方法，其中，该RFID芯片(20)被安装在该刀具本体(15) 的杆(16)之内，这样使得该芯片(20)至少部分地暴露到该杆(16)的外部。
38.根据权利要求36所述的方法，其中，在该集成电路芯片(20)与该读/写装置(700) 之间的通信联接是一种远程无线电联接。
39.根据权利要求36所述的方法，其中，在该芯片(20)与该读/写装置(700)之间的 通信联接是一种直接联接，该直接联接是通过在置于该集成电路芯片(20)上的至少一个 电触点(21)与一个同该读/写装置(700)操作性地相关联的一个探头之间的一种接合形 成的。
40.根据权利要求36所述的方法，进一步包括以下步骤f)提供一个机床(710)用于通过该切削刀具(10)执行一个机加工操作；g)提供一个控制器(720)用于控制该机床(710)的操作；h)在该读/写装置(700)与该控制器(720)之间建立一种通信联接；i)将来自该读/写装置(700)的用于该切削刀具(10)的操作数据传输给该控制器 (720)；并且j)对该控制器(720)进行编程，以便根据用于该切削刀具(10)的操作数据控制该机床 (710)的一个操作。
41.根据权利要求40所述的方法，其中，用于该切削刀具(10)的操作数据是选自下组， 其构成为用于最佳机加工的切削速度和进刀数据、切削刀具的尺寸、切削刀具的重量、切削刀具的等级、该切削刀具的工程绘图或简图、用于重新研磨该切削刀具的数据、该切削刀 具的材料成分、一个材料安全数据单(MSDS)、刀具跟踪数据、可1追踪性数据、刀具识别号、最 大刀具寿命数据、最佳刀具应用/使用数据、刀具具体注释、以及它们的组合。
42.根据权利要求40所述的方法，其中，关于该切削刀具(10)的数据包括用于该切削 刀具(10)的操作数据，该操作数据被编码在该集成电路芯片(20)上。
43.根据权利要求40所述的方法，其中，关于该切削刀具(10)的数据包括一个唯一的 刀具标识。
44.根据权利要求43所述的方法，其中，在将用于该切削刀具(10)的操作数据传输给 该控制器(720)的步骤之前，该方法进一步包括以下步骤在该读/写装置(700)与一个远 程数据库(740)之间建立一种通信联接；将来自该读/写装置(700)的唯一刀具标识传输 给该远程数据库(740)；并且将来自该远程数据库(740)的操作数据上传给该读/写装置 (700)。
45.根据权利要求40所述的方法，进一步包括以下步骤k)将来自该控制器(720)的关于该切削刀具(10)的使用的数据传输给该读/写装置 (700)；并且1)通过该读/写装置(700)将关于该切削刀具(10)的使用的数据写入该集成电路芯 片(20)。
46.根据权利要求45所述的方法，进一步包括以下步骤 m)通过该读/写装置(700)将关于该切削刀具(10)的使用的数据传输给一个远程数 据库(740)。
47.根据权利要求45所述的方法，其中，在一个机加工操作过程中连续地执行以下步 骤将用于该切削刀具(10)的操作数据传输给该控制器(720)、将来自该控制器(720)的 关于该切削刀具(10)的使用的数据传输给该读/写装置(700)、并且通过该读/写装置 (700)将关于该切削刀具(10)的使用的数据写入该集成电路芯片(20)。
48.根据权利要求45所述的方法，其中，关于该切削刀具(10)的使用的数据是选自下 组，其构成为切削刀具操作时间、剩余的切削刀具寿命信息、切削刀具磨损和故障信息、利 用该切削刀具的机加工操作的多个特征、以及它们的组合。
全文摘要
一种系统管理了机床的操作。该系统包括一个切削刀具(10)，该切削刀具包括一个刀具本体(15)，该本体具有一个杆(16)；一个集成电路芯片(20)，该芯片被紧固地安装在刀具本体(15)的杆(16)之内并且在其上能够进行读和写；以及一个用于同该集成电路芯片(20)进行通信的读/写装置(700)。该集成电路芯片(20)是一种RFID芯片(20)。
文档编号B23B25/06GK101896313SQ200880120279
公开日2010年11月24日 申请日期2008年12月11日 优先权日2007年12月11日
发明者B·诺斯, K·A·克莱格, T·E·法拉, T·O·穆勒 申请人:钴碳化钨硬质合金公司