0 引言

　　隨著我國制造業現代化步伐的推進，數控機床已經成為大部分制造加工企業的主要加工設備。現代制造企業生產規模越來越大，加工設備和產品種類也越來越多，生產過程中需要采用各類標準和非標準的刀具，這些刀具的特點是規格多、品種多、數量大、精度高。企業對生產現場刀具的管理水平直接決定了產品的生產效率。據統計，16％的計劃作業停止是由于缺乏刀具造成的，30％～60％的刀具庫存不在控制之中，20％的工藝師時間花費在查找刀具上，40％～80％的監督人員時間花費在尋求刀具上E3-s]。因此，基于信息化平臺，充分應用規范化的數據庫技術和網絡計算機技術開發基于工件加工特征信息的數控刀具管理系統，成為現階段企業發展的迫切要求。

1 刀具使用流程分析

　　針對現代化的制造流程，刀具管理模式適合采用集中管理的方式，即在企業內部成立刀具管理中心，對刀具進行整體的采購、選配、庫存管理、狀態監控、修磨和調整，刀具管理人員根據車間的各種需求，按照流程準備刀具。企業數控刀具業務信息流程如圖1所示。在整個業務流程中共有采購、入庫、出庫、選配、返修5大業務流程。

2 功能模塊設計

　　根據企業的實際情況，應用網絡系統與數據庫技術開發刀具選配系統，使生產過程中數控刀具選配更及時、管理更合理有效。按照刀具業務流程設計的系統各功能模塊如下：

　　(1)基礎數據管理模塊：將各種不同生產廠家、不同型號的刀具組件，用一種編碼方式統一編碼建立刀具組件庫，同時對各生產廠家的詳細情況也建立詳細的檔案，維護所有操作人員、部門等靜態數據，并且進行權限設置。

　　(2)刀具入庫模塊：主要完成新購刀具組件及使用后歸還組件入庫，入庫時對組件信息進行描述。

　　(3)查詢功能：可供工藝設計部門查詢現有刀具組件信息，用戶可根據自身使用需要，在用戶端輸入刀具各組件的名稱或者編碼，通過網絡與服務器交互，經過服務器端應用程序的處理，提取數據庫中的信息，通過網絡把查詢結果反饋給客戶端用戶。

　　(4)選配設計功能：客戶端用戶可在刀具選配設計查詢界面輸入機床型號、加工類型、加工直徑、加工長度、待加工工件材料、加工精度要求等特征信息，且與服務器端交互后完成刀具的選配，并在客戶端機上完成刀具的拼裝。系統在完成一把刀具的選配后，自動生成相應的選配信息，存入到知識庫中，供下次選配時直接調用，節省了刀具的選配時間。

　　(5)庫存預警功能：當刀具庫存量達到警戒線時自動提示，并根據需要制定刀具短缺清單，以便及時購買。

3 刀具選配及庫存管理模塊開發

　　3.1 刀具模塊劃分定義

　　數控刀具分為整體式和模塊式兩種形式。整體式刀具由連接機床的柄部和切削頭兩部分組成；模塊式刀具包括連接機床的柄部、中間加長桿、刀夾、切削頭4部分。從刀具資源的使用上來說，無論是整體式刀具還是模塊式刀具，若其各工作模塊的連接方式相同，連接尺寸相同，則不同品牌間的刀具工作模塊是可以互換使用的，這樣就能提高刀具的利用率，大大縮短刀具準備時間。

　　根據刀具組件安裝功能互換使用的原則，將整體式刀具和模塊式刀具的各模塊重新定義，按功能分為連接柄、加長桿、夾頭、刀頭4部分。連接柄指刀具與機床輸出軸連接部分；加長桿指刀具上為滿足加工要求加長刀具主體長度的功能模塊，有等徑式和變徑式兩種類型；夾頭指裝夾各種刀頭的功能模塊；刀頭指刀具中的切削模塊。

3.2 刀具選配功能

　　根據實際加工工藝需求，刀具的組成形式分為：連接柄-刀頭形式、連接柄-夾頭-刀頭形式、連接柄-加長桿-夾頭-刀頭形式、連接柄-加長桿-刀頭形式。刀具組件選配條件由CAPP系統提供的加工類型和待加工原材料特性等信息來確定，根據加工類型(粗精加工)條件來確定加工機床，結合加工機床的輸出軸直徑的大小來具體選擇連接柄，由工藝特性確定刀頭類型，夾頭部分需根據刀頭的安裝夾緊方式來確定，加長桿則由待加工件、車床工作臺、輸出軸問的相對位置來選用，各組件問的相對約束是連接直徑必須相等。

　　刀具的加工工藝特征由企業PDM系統中CAPP信息提供，根據工藝特征與選配規則庫進行對比，選出合適的刀具組件拼裝刀具。當完成一種刀具選配后，系統推理機將根據現有規則庫中是否存在該刀具組配規則進行判斷，若是新刀具則將選配信息進行存儲，進一步豐富刀具選配規則。刀具選配功能模塊如圖2所示。

　　3.3刀具庫存管理模塊

　　該系統的庫存管理模塊的特色主要體現在每個組件模塊的工作記錄及階段盤點，在刀具組件選配出庫時，配刀員將具體記錄該組件使用次數及累計使用時間，通過該記錄來預測刀具的使用壽命。階段性生產完成后，刀具管理人員將對出庫頻率較高的刀具進行統計，并通過數據的形式反饋給ERP系統，從而讓ERP系統來決定各類刀具組件的購買量，以此來提高企業資金的利用率，減少刀具組件庫存，提高刀具組件利用效率。

4 系統實現

　　該數控刀具管理與選配系統采用了基于Web的B/S結構，便于企業使用和維護，用戶只需建立企業的內部網絡，在服務器端安裝該系統，在企業端口通過IE瀏覽器就能使用系統各模塊功能。系統采用三級管理的方式，分為管理員、設計師和一般用戶。管理員主要對系統的數據進行維護，完成刀具的盤點并上報采購信息，對各級用戶進行管理與協調等；設計師主要根據一般用戶的需求完成刀具的選配、組裝檢測、出入庫管理等；而一般用戶根據生產需要提出需求并借用、返還刀具。下面以實例說明系統的實現。

　　4.1 加工零件描述

　　在某零件上加工4-M10螺紋孔，通過CAPP獲得的具體信息為：機床為csjcl；加工部位為內螺紋孔，特征歸類為孔特征；孔特征具體參數要求為螺紋直徑M10，且為盲孔，深度15mm；材料為不銹鋼。

　　4.2 選配步驟

　　(1)根據工藝知識庫中孔特征描述，確定加工方案為鉆、攻絲。
　　(2)根據要求從加工特征刀具庫中選擇的刀具規格為中心鉆(Al/3.5)、麻花鉆(8.5)、絲錐(M10X1.5)。
　　(3)根據工藝中機床型號確定刀柄大小為BT40。
　　(4)根據工藝要求材料(不銹鋼)選擇硬質合金刀具。

　　4.3 系統選配結果

　　刀具選配結果如圖3所示。

5 結束語

　　本系統充分考慮了數控刀具的基本特征，對其功能模塊進行了定義，提高了刀具組件的互換性，并將刀具系統與企業內部的ERP和PDM系統互聯，將企業生產實際環節的數據實時有效地反饋給ERP系統，為企業資源的合理分配決策提供一定的參考。