数控设备刀具管理软件的研究

兰 平

（成都晋林工业制造有限责任公司，四川成都 611930）

0 引言

诸如加工中心、数控车床、数控钻床和铣床之类的数控设备正越来越多地引入现代加工企业，许多数控工具出现在生产一线上，成为数控设备加工应用的主要特点，实现社会化批量生产的不断发展。高精度、低价格与独特的加工特点，使得数控技术人员优先考虑有效使用数控刀具和优化数控刀具资源配置。数控刀具管理软件的开发应用为解决此类问题提供了崭新的途径与思路。

1 数控设备刀具管理软件产生背景

制造业作为我国经济和社会进步的基础产业，更是中国整体竞争力的重要组成部分。当今我国面临的重要挑战是怎样从大制造向强制造方向成功转型，怎样增强制造业的高科技元素，以及如何利用现代信息手段促进我国制造业的高速发展。

（1）数控设备刀具管理软件的用途与特殊性。数控刀具是加工中心、数控钻铣床的专用工具，由于数控设备自动化的程度较高，对数控刀具设施的标准也极其严格。从内部结构上来看，数控设备刀具分为模块化刀具与集成化刀具，模块化工具通常由四部分组成：全销、手柄、延长杆和头部。整个系统由三大部分组成：整个销、手柄与头部。对于刀具参数来说，加工数控设备刀具软件包括具体位置号、刀具长度值、刀具直径和销类型，参数错误会给生产环境带来损失。由于数控设备的高度自动化，数控机床具有很高的精度，并且具有价格高、结构复杂、加工独特等特点。

（2）科学选择数控设备刀具管理软件的意义。数控工具对于灵活制造、柔性制造是昂贵的消耗资源，随着数控设备和加工零件类型的增加，刀具零件和资源信息变得越来越复杂，投资比例也在增加。由于生产和加工的要求，刀库与机床和机器之间有很多交流，传统的工具管理模式不能满足柔性制造的要求。选择合适的数控刀具是提高数控效率和保证产品质量的关键因素，通过正确选择数控刀具，合理分配数控刀具资源，可以避免因单个刀具闲置而浪费资源。另外，不要经常租用个人工具。

（3）数控刀具管理历史状况以及研究背景。自1990 年代以来，国内对制造系统灵活性的需求不断增加，与数控工具加工相关的制造类型和规格的数量发生了质的变化。制造业中的数控工具已经演变成具有多个部件的微系统，并且该过程所需的投资比例正在快速增长。据统计，在柔性制造系统中，数控工具占生产成本的很大部分，制造数控工具的投资与管理成本是综合制造成本的重要组成部分。当前产品加工的质量和效率是由机床和数控工具决定的，如何增强数控设备的整体管理层次、降低制造的运营管理成本，对于机械加工具有极其重要的意义与利用价值。目前为止，数控设备刀具的管理方式已经超越了传统的手工管理方法，制造过程必须将数控刀具管理与调用集成在一起。管理中的材料管理和加工信息管理相结合，实现数控刀具预调、数据协调、传输、刀具自动化、刀具采购、寿命预测和管理的自动化。因此，利用信息技术自动管理数控工具中的信息已经成为现代柔性制造的一大特征。

数控刀具管理始终基于数控技术人员的经验和与工人相关的记录，包括刀具选择、刀具分配和刀具维护，目标是保证产品的生产质量，提高加工效率，优化数控工具的资源配置。然而在产品生产中，由于新产品开发成本低、生产进度要求高，需要借用不同的设备、产品、部件工具，给工具管理带来很大困难，给生产技术和产品质量保证带来很大危害。随着数字控制和新产品类型的增加，生产要求只能通过技术人员的工作经验以及现场工具的搜索和管理方法来满足，现代生产迫切需要采用先进的工具管理方法来实现工具的科学管理。

2 传统刀具管理模式存在的弊端

传统的工具管理是将工具信息记录在纸上或存储在人脑中，而工具的动态信息管理是无法遵循的。每个管理员对工具信息的掌握程度不同，管理水平因人而异，记录的信息很容易在很长一段时间内丢失。随着柔性工作场所数控设备和用户数量的增加，数控工具的数量也在增加，传统管理模式的弊端日益明显。

由于刀具掌握在个人手中，刀具管理人员无法掌握生产现场数控刀具的动态使用，因此数控刀具无法平均分配，无法充分利用现有刀具。租赁刀具的人不使用刀具，不能共享数控刀具的资源。一些运营商指出，每年都频繁增加新工具，工具数量仍然不足。

工具经理不了解车间的工具状况，无法按时补充库存，也无法计划整个工具的成本。因为工具在个人手中，工具经常损坏和丢失又不想补偿，不得不暂时用会严重影响生产周期和产品质量的替代工具。作为一种消耗品，刀片通常不受特别控制，但是在数控切削中使用的刀片若不受约束地浪费，成本十分昂贵。

由于经济市场环境的变化和市场需求的多样化，传统的产品很难有盈利价值，绝大多数的企业更愿意利用购买许多先进的自动化设备来弥补这一短缺。通过多样化的高质量产品来提高市场竞争力，这给更多的自动化设备、工具、程序、材料和企业带来了另一个问题，即缺乏与设备、工具、程序、材料、研究和生产管理系统相兼容的系统信息管理计划，缺乏集成信息的互动平台，有限的数据共享和分析能力、有限的生产管理以及企业信息管理中的开发延迟正变得日益突出。企业通常采用人工管理模式，管理效率低，出错率高。

数控刀具管理软件是工作场所管理的重要组成部分，是解决这些问题的重要途径。数控刀具系统通过自动化、连续性和数字化技术，将加工车间的整个设备和工具集成、管理到智能系统中。应用智能数字控制、传感器的识别技术，制造执行系统以及其他先进的设备和控制技术，以改善生产设备的数据收集、通信、启发式分析和决策反馈能力。

3 数控设备刀具管理软件

工具管理是一种工具，用于跟踪和管理车间的所有使用流程。根据工具管理流程的性质，整个工具管理流程可以分为6 个模块：基础信息管理，流程信息管理，仓库信息管理，工具日常管理，审批管理，统计分析。

（1）基本信息是识别和使用工具所需的基本信息。包括工具制造商、工具分类、仓库货架、工具库、工具特性、工具数量和过程模板，这些信息是以标准的方式编写和编号的，每个工具都需要适当的基本信息。

（2）流程信息管理构建了专家数据库和私有过程数据库之间的连接。切削专家数据库建立了针对每种刀具优化的切削参数数据库，以便技术人员可以从刀具的最佳参数中学习，在制造过程中保持最佳条件，并提高了使用工具的效率。个人流程库存储了员工常用的各种流程，可以在生产前随时查看，因此员工习惯于使用流程和预防措施来提高工作准确性。

（3）仓库管理是对工具仓储、工具搜索、工具组装、仓库库存和仓库警报的管理。在考虑工具的装运和接收时，需要记录工具的名称，数量和时间。通过“工具搜索”，您可以根据员工的特定要求，如工具类型、规格和位置，快速找到所需的工具。根据工具组件，它决定是否应该再次组装工具，组装时有没有合适的部件。仓库使用管理包括仓库库存和仓库警报，清单需要定期计算清单中的不同工具，并分析不同工具的使用。对于过量消耗的工具，应该分析是否有任何异常用于识别生产环境中的潜在问题。仓库警报限制了库存工具的数量，如果数量低于限制，员工必须进行购买。

（4）刀具的日常管理是管理刀具的使用。物流管理应跟踪每个工具的数据信息，并始终查询磨削信息，如加工零件的数量、匹配的附件、使用的设备、磨削时间和合适的铣削参数。工具使用管理包括采购、管理仓库、组装、拆卸、废料和研磨过程管理。其中，要对磨削数据进行有效分析，进行磨削，以延长刀具寿命。工具处理必须自动检测是否满足处理条件，建议定期处理工具，并控制所用工具的质量。同时，对报废工具进行数据挖掘和分析，为工艺改进提供数据支持，有效降低异常废品率。此外，必须实时获取单个产品的工具信息，系统可以自动警告差异性，以便能够有效防止人为错误。

（5）审核和批准管理是对各种流程的管理。如刀库经理的采购和处置需要标准化的流程，由相关部门的员工进行审查和批准，以进行闭环管理。

4 总结

工具管理和应用程序可以记录每个数控工具的整个生命周期的信息，以确保业务经济数据的完整性，显著减少工具损失，提高库存工具的利用率，并防止重复购买。技术人员可以选择刀具来提高工作效率，降低了企业成本，最大限度地提高了数控工具的加工质量，并提高了生产率和效率。通过实时监视产品设计、制造和物流数据，实现产品生命周期管理并加强产品质量控制。作为对产品质量有重大影响的工具，数字制造车间需要一套完整的刀具管理软件，以降低生产成本，规范刀具的使用，延长刀具的使用寿命。工具管理系统的设计，必须根据软件技术能够实现的生产过程进行合理设计，才能构建高效的工具管理平台。