基于工艺特征的刀具管理系统技术研究

梁丹 周保菊

摘要：文中对基于工艺特征的刀具管理系统进行了简要地论述，并介绍了其中所使用的技术以及相关模块，并强调使用该系统之后，能够按照工艺特征以及相关的条件内容，可以选择出最为合适的加工刀具和切削参数。此外该系统还具有良好的实用性以及灵活性，不但有利于刀具的选择，同时还能够对切削参数的效率进行确定。

关键词：工艺特征;刀具管理系统;技术研究

引言：

作为机械制造领域中的核心环节，刀具质量的好坏优劣与机械制造产业的发展息息相关。随着工业化进程的不断加快，当前的机械制造当中所需要的刀具品种不仅繁多，而且刀具的使用数量与规模也越来越大。与新时期的机械制造业相比，传统的机械制造业企业必须要投入大批量的物质资源以及人力资源，同时还要构建一个独立的部门来进行切削加工，生产，以及刀具的维护与保养。而工业化发展的不断提高，人们对于工业产品的精度要求变得越来越严格，而且产品结构也开始呈现出复杂化的趋势，传统的刀具管理系统已经不能够再适应新时期的刀具管理需求。为了能够有效地解决工件材料中的加工工序，以及尺寸公差等问题，应当要采用最为合适的刀具（比如说刀具所使用的相关材料，刀具加工当中所需要的参数，刀具涂层的搭配是否合理等等）以及切削数据，从而有效地提高刀具管理的效率，以减少生产与加工过程当中所需要的成本投入，并全面性地提高生产效率。

1 系统总体设计与规划

基于工艺特征的刀具管理系统，在能够容纳大量刀具数据并做到有效管理的同时，还必须要做好刀具数据的输入、查询、以及修改等等相关操作，而且还必须要按照具体的施工工艺以及参数要求，选择正确的加工方式来完成刀具的加工，最后再按照所需要的内容来对切削参数进行优化与调整。

1.1  刀具数据库

刀具数据库就是基于工艺特征的刀具管理系统中的关键环节，整个数据库在设计的过程当中，必须要对质量以及各项功能的完整性进行严格的测试与检验，只有确保数据库的质量，才能够让刀具数据库变得更加稳定、安全，按照数据库当中功能的不同，可以将其划分为两个区块，即资料型数据库与浓缩型数据库。所谓的资料型数据库，就是将一些使用性较为频繁的的刀具资料，手册，或者由刀具厂商所出据的样本，以及相关的文本资料中的相关数据内容。将这些数据内容进行认真、严格地分类、整理之后，再把它发送给广大用户，让每个用户不需要查找大量的資料，就能够准确地查找到所需要的信息与资料。浓缩型数据库是利用存储数学模型，如果用户需要某种特定的刀具加工工艺特征时，基于工艺特征的刀具管理系统就能够按照这些相关的数据模型，来对切削参数进行计算，若是用户所出据的切削工件材料，以及机床型号、加工时所需要的深度要求等相关条件之后，系统就能够即时地调用出储存在数据库当中的与之相关的数据内容，然后再经过相应的分析与研究之后，计算出所需要的切削力度以及切削速度等内容。这些数据信息对于加工工艺人员，以及生产人员的顺利操作提供了重要的数据参考。

1.2 刀具选择专家系统

机械加工专家在选择何种刀具牌号来进行加工的时候，就必须要对整个工艺的特征进行了解，并收集以下数据：（1）工件材料的牌号以及所需要的类别;（2）工件硬度范围，或者热处理状态;（3）工件加工的流程与工序（比如说车削、以及铣削等等）;（4）工件加工的性质（比如说粗加工，或者半精加工，再到精加工）;（5）加工过程当中的各项性能是否稳定、可靠（比如说工件的冲击性）。只有构建一个完善的刀具选择专家系统，才能够对现有的加工材料，以及加工过程当中所需要的精确度，加工模式等等相关内容进行专业化、工程化处理，最终再统计出最为合适、最为科学的切削参数，这样才能够提高切削加工的效率。

2 刀具信息维护

用户通过对基于工艺特征的刀具管理系统的管理界面，在各个对话框当中选择不同的功能与选项，来对所需要数据进行采集与维护。信息维护功能主要包括了以下几个部分：（1）显示记录。按照查询条件的内容，来调用数据库当中的相关信息，将数据库当中的相关刀具，以及工件材料的信息，机应设备的型号以及加工时间等等信息，来为后续的生产做好充分的准备工作。（2）增加记录。用户在使用基于工艺特征的刀具管理系统的时候，可以在该系统中的数据库选项当中加入一条新的内容。系统的用户能够通过新建的方式，将新置的刀具信息，以及适合该刀具的工件材质，以及加工方法，还有配套的机床设备等资料添加到其中。（3）记录的修改。在基于工艺特征的刀具管理系统界面中，有一个选项是进行记录修改的，通过点击记录修改就能够进入到修改窗口当中，修改窗口内记录着大量的参数值，而且这些不同的参数都被归类整齐地放在文本框当中，用户能够对该项记录进行改写，或者进行修正。（4）删除记录。用户按照自身的具体现状，把一些无用的，或者过期的刀具信息资料进行彻底删除。

3 切削参数优化

因为切削参数容易受到外界因素的干扰与影响，这也使得被加工零件的切削条件也出现了不同的变化，不仅需要专业的技术人员来进行相关的资料与内容查找，还必须要利用丰富的实践经验，以及扎实的理论基础知识来制定出最科学、最合理的切削参数。但是想实现这样的目标，难度是相当大的，所以本刀具管理系统所具备的优化切削参数的功能，对于提高工作效率及切削质量起到了重要的作用。

3.1  优化基本的评价指标

切削参数优化，指的是向着既定的发展方向，以及一些特定的限制条件当中选择出最为合理的切削参数。而能够成为优化切削用量目标的包括了：成本、生产效率，以及利润比率等等这几个方面。

3.2 优化应考虑的约束条件

约束条件：在优化的过程当中必须要把工艺系统，以及工件加工当中所需要的限制条件进行全面性了解。比如说机床的极限转速n，进给量f，以及最大功率p，切削力f，扭矩m，零件加工当中产生的粗糙值p等等内容。

4 结语：

综上所述，伴随着科学技术的进步与发展，新时期的刀具管理系统也开始向着智能化方向发展，通过电子计算机来替代传统的管理模式也成为了刀具管理发展的必经之路。该系统不但适用于智能制造技术系统，还能够在网络技术以及虚拟制造技术的支持下，全面提高刀具管理系统效率，这对于整个企业的进步与发展具有重要的促进作用。

参考文献

[1]刘赟. 基于特征的数控刀具分类体系及编码系统研究[J]. 南昌大学s，2016（12）：124-137.

[2]孔林. 刀具材料及其合理选择[J].上海交通大学，2015（03）：155-168.

（作者单位：长春轨道客车股份有限公司工程技术中心工程技术管理部）