采用数控机床停止金属切削加工，不只是航空航天制造业的主要金属切削方式，也在整个工业消费中占领主流。在数控切削方式的革新中，消费质量管理也发作了很大的革新。传统手工机床加工零件，单独工序的加工质量多依赖工人的技艺，而在数控加工中，工艺人员不只需求担任工艺制定，还要停止数控加工程序编制、数控刀具选择与工艺参数制定。因而数控加工效率与加工质量遭到数控刀具的影响显著。
　　航空航天制造业的加工方式以小批量、多种类混线加工为主，相关于大批量消费的汽车制造行业，在零件切削加工消费中，由于零件资料的难加工和零件构造的难加工特性，不只对高性能数控刀具有迫切的需求，而且适宜的刀具管理技术对数控消费质量的提升具有重要的意义和应用价值。
　　狭义上的刀具管理技术只触及刀具的物流管理。在汽车发起机等批量化消费中应用的刀具管理技术不只包含刀具的物流管理，还包含刀具定义、切削参数、切削数据、刀具调整与刀具修磨、CAM接口、刀具用量预测等。经过刀具管理技术的应用，能够把量产中的刀具独立出来，由专业化的刀具管理效劳团队停止管理，在消费现场完成刀具配送，降低消费本钱。针对航空航天制造业的特殊消费方式，这种刀具管理技术存在诸多问题。如今的航空航天企业都建有较为完善的CAPP、ERP和PDM等信息管理系统，刀具相关的物流管理功用曾经具备。但是刀具具有其特殊性，在工艺制定施行中，不只需求晓得刀具的外形、尺寸，还要晓得刀具合适加工的资料和切削参数的选择。
　　切削加工是包含机床、刀具、零件、夹具、工艺的多变量复杂时变系统，切削参数对应的切削状态，以及获取的加工效果遭到切削系统各个环节、众多参数的影响，难以树立规范统一的切削工艺系统模型来描绘和优化工艺参数。作为刀具的主要提供方，刀具厂商常常采用折衷计划，针对所提供的刀具和被加工对象，为工艺人员引荐可用的切削参数或近似加工案例，不提供刀具寿命和加工效果预测，多依赖实践加工结果停止粗略评价。
　　切削数据库主要是为工艺人员制定详细工艺计划时，提供机床、刀具选择计划和优化可行的加工参数。由于微细铣削工艺系统触及到机床、刀具、工件、工装夹具、光滑冷却等加工的各个环节，同时由于加工过程的动态时变特性，最优工艺参数常常不易肯定。这也是现有金属切削数据库难以适用化的主要要素。
　　针对航空航天制造业的特殊性，高性能数控刀具的管理技术应包含刀具性能评价、刀具现场应用、刀具物流。
　　刀具性能评价办法
　　随着航空构造件复杂水平的不时提升，涵盖的难加工特征构造越来越多，以往经过根底切削实验来选取的刀具在针对不同构造特征时常常表现出显著的性能差别。也就是说，同一种刀具在切削加工不同的构造特征时，常常会表现出较大差别的切削性能。
　　为了合理评价航空钛合金构造件铣削刀具的性能，和寻求合适航空钛合金构造件的铣削刀具，有必要在理解和熟习航空钛合金复杂构造件构造特性的根底上对其切削刀具性能停止评判。

为停止钛合金铣削刀具的优选和切削参数优化，设计了多种构造的钛合金测试件。图1是参考机床性能测试S形件设计的一种基准样件，经过定义统一的切削轨迹，不只能够比照刀具的切削性能，还能停止机床性能的测试，为切削参数的个性化评价提供了一种参考办法。

图1  铣削刀具基准测试件

如以刀具寿命、金属切除率作为粗加工评价指标，构建刀具性能综合评判模型，经过实践切削实验，比照评测了WSM35、WSM35S、WSP45和WSP45S 4种PVD氧化铝涂层的铣刀，依据加工实验数据的含糊从属度评测，切削S形区域时的性能依次为WSM35S、WSP45、WSP45S、WSM35；而切削背面槽腔时的性能依次为WSM35S、WSM35、WSP45、WSP45S。
　　采用基准件停止刀具性能评价，多项比照实验标明，能够为工艺制定提供更合理的切削参数。
　　刀具现场应用
　　刀具现场应用是指从工艺规划开端的刀具选型、切削参数、寿命预测、磨损管理、刀具调整和刀具改换等环节。
　　刀具选型的根本流程是依据被加工零件的构造、资料，经过刀具样本，获取相关的刀具、刀柄、以及引荐切削参数。刀具选型的优劣对加工质量、加工效率和加工本钱具有决议性影响，同时也会影响数控加工程序的编制。特别是航空航天工业中常用的钛合金、高温合金等难加工资料，对刀具资料、刀片槽型以及切削参数较为敏感，任何错误的搭配都会招致刀具磨损加剧或者效率降低。由于刀具选型多依赖于“学问”，瓦尔特最早提供了TEC-CCS刀具管理辅助软件为用户提供整体铣刀、孔加工的刀具倡议；肯纳金属也推出了NOVOTM刀具管理软件，应用多种参数约束的方式为用户提供刀具倡议。上述软件还能提供切削力和切削扭矩、功率的计算功用。
　　充沛发挥高性能切削刀具的性能，不只需求依据加工对象选择适宜的刀具，而且需求在工艺编制过程中为刀具配置合理的切削参数。由于零件在机床上的切削加工是一个多变量复杂时变过程，必需要依据机床状态、零件装夹方式、加工余量几对刀具倡议的切削参数停止调整。
　　由于钛合金和高温合金易于加工硬化，应选用恰当的进给量和切削深度，以坚持切削在硬化层之下停止。在应用陶瓷刀具切削高温合金中，在车削时切削速度通常需求超越80m/min才干充沛应用陶瓷和高温合金的硬度差停止高效切削；而在铣削中，切削线速度需求超越600m/min才干到达相似的效果；同时由于陶瓷刀具的脆性，应用冷却液或者微量光滑时，会因液体在刀具外表微裂纹中的收缩加剧裂纹扩张速度，加速刀具破损，应尽量采用风冷或者干切削方式。
　　在实践加工过程中，刀具切削效果的反应是刀具、切削参数改良以及刀具本钱控制的重要根据。现有的车间消费管理体系中，关于实践刀具切削寿命、加工过程动态多为现场操作人员的口头汇报，假如停止相关的数据统计又会形成现场管理工作量激增。如何在消费中高效、及时、全面获取相关刀具应用效果的数据，仍有待进一步讨论。
　　依据国内航空航天制造业对数控切削零件质量问题的调查，多数质量问题是由于简单错误招致。如数控机床在加工大型零件的过程中，由于切削液喷注、现场噪声等要素，操作人员忽略招致错误的刀具调用、刀具长度错误、刀具过度磨损等问题尤为常见。应用技术手腕停止此类防错处置具有较好的效果，如在车间树立刀具配送系统，依据每台机床当天任务，提供刀具清单，由特地人员在刀具预调仪上停止刀具丈量确认后，配送至对应机床刀库，在程序中依照估计的刀具寿命停止换刀提示。
　　刀具管理系统
　　高性能切削刀具的主要目的是在粗加工阶段进步金属切除率，在精加工阶段进步外表质量。在批量消费中，由于机床-工件的组合、消费率相对固定，刀具种类和耗费数量易于统计，适合于刀具管理。但在航空航天制造业，小批量、多种类的混线消费，刀具种类和耗费数量不易准确统计，关于刀具管理系统的应用具有较大难度。
　　刀具管理系统不只要面向制造车间的物流管理、刀具装置调整、机床刀具配置等过程停止刀具相关数据管理，同时还要在工艺编制过程中提供刀具几何数据、切削参数，以及在消费方案编制过程中的机床-工件-夹具-刀具匹配，并能停止效果预测。图2是TDM刀具管理系统的数据接口环境表示图。

图2  典型刀具管理系统数据接口

随着制造系统信息化技术在航空航天企业的逐渐推进，刀具管理系统应易于和已有的PLM、ERP、CAPP等系统停止高度整合，图3表示了刀具管理系统与制造信息化其他系统间的关联。

图3  刀具管理系统与制造信息管理中的关联

大数据时期下的刀具管理技术
　　刀具在实践应用中会产生大量的数据，如每把刀的切削数据和加工效果统计、加工过程中的状态变化数据，这些数据对加工质量进步、刀具改良和本钱控制等过程的决策具有重要的意义。
　　刀具在应用中产生的大数据及其存储、统计和剖析，将是刀具管理系统真正可以在复杂制造环境中发挥作用的关键。
　　刀具管理系统中的数据集能够分为4类。
　　（1）刀具根底数据。这局部的数据主要由刀具厂商提供，包含刀具、刀柄、配件的几何信息，以及依照资料分类引荐的根底切削用量，可由刀具制造商停止更新和维护。
　　（2）刀具物流数据。用户消费过程中刀具采购、库存、耗费的数据，由PLM和ERP系统停止管理和维护。
　　（3）刀具切削数据。用于向工艺制定和消费方案等工艺准备环节引荐机床-刀具匹配下的切削参数，该类数据实践基于刀具制造商提供的根底切削用量，分离零件的构造特征，经过加工切削性能评价基准试样后优化的数据，该类数据是一种机床动态性能约束型数据，有刀具管理系统停止个性化管理。
　　（4）刀具应用数据。主要指刀具在消费过程中产生的各类数据，目前该类数据在消费中不停止记载和管理。这类数据一局部由机床的数控系统产生，如瞬时切削载荷（功率、电流），可由机床CNC系统提供输出接口，停止数据统计；刀具磨损和切削状态评价类的数据，如刀具磨损和外表质量等数据能够由操作人员停止记载统计，或在机床刀库等处装置传感器停止分类统计。刀具应用数据会在消费过程中持续产生，构成大数据，该类数据的处置将是刀具管理技术将来的开展趋向。

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