數控設備刀具管理軟件的研究

蘭 平

（成都晉林工業制造有限責任公司，四川成都 611930）

0 引言

諸如加工中心、數控車床、數控鉆床和銑床之類的數控設備正越來越多地引入現代加工企業，許多數控工具出現在生產一線上，成為數控設備加工應用的主要特點，實現社會化批量生產的不斷發展。高精度、低價格與獨特的加工特點，使得數控技術人員優先考慮有效使用數控刀具和優化數控刀具資源配置。數控刀具管理軟件的開發應用為解決此類問題提供了嶄新的途徑與思路。

1 數控設備刀具管理軟件產生背景

制造業作為我國經濟和社會進步的基礎產業，更是中國整體競爭力的重要組成部分。當今我國面臨的重要挑戰是怎樣從大制造向強制造方向成功轉型，怎樣增強制造業的高科技元素，以及如何利用現代信息手段促進我國制造業的高速發展。

（1）數控設備刀具管理軟件的用途與特殊性。數控刀具是加工中心、數控鉆銑床的專用工具，由于數控設備自動化的程度較高，對數控刀具設施的標準也極其嚴格。從內部結構上來看，數控設備刀具分為模塊化刀具與集成化刀具，模塊化工具通常由四部分組成：全銷、手柄、延長桿和頭部。整個系統由三大部分組成：整個銷、手柄與頭部。對于刀具參數來說，加工數控設備刀具軟件包括具體位置號、刀具長度值、刀具直徑和銷類型，參數錯誤會給生產環境帶來損失。由于數控設備的高度自動化，數控機床具有很高的精度，并且具有價格高、結構復雜、加工獨特等特點。

（2）科學選擇數控設備刀具管理軟件的意義。數控工具對于靈活制造、柔性制造是昂貴的消耗資源，隨著數控設備和加工零件類型的增加，刀具零件和資源信息變得越來越復雜，投資比例也在增加。由于生產和加工的要求，刀庫與機床和機器之間有很多交流，傳統的工具管理模式不能滿足柔性制造的要求。選擇合適的數控刀具是提高數控效率和保證產品質量的關鍵因素，通過正確選擇數控刀具，合理分配數控刀具資源，可以避免因單個刀具閑置而浪費資源。另外，不要經常租用個人工具。

（3）數控刀具管理歷史狀況以及研究背景。自1990 年代以來，國內對制造系統靈活性的需求不斷增加，與數控工具加工相關的制造類型和規格的數量發生了質的變化。制造業中的數控工具已經演變成具有多個部件的微系統，并且該過程所需的投資比例正在快速增長。據統計，在柔性制造系統中，數控工具占生產成本的很大部分，制造數控工具的投資與管理成本是綜合制造成本的重要組成部分。當前產品加工的質量和效率是由機床和數控工具決定的，如何增強數控設備的整體管理層次、降低制造的運營管理成本，對于機械加工具有極其重要的意義與利用價值。目前為止，數控設備刀具的管理方式已經超越了傳統的手工管理方法，制造過程必須將數控刀具管理與調用集成在一起。管理中的材料管理和加工信息管理相結合，實現數控刀具預調、數據協調、傳輸、刀具自動化、刀具采購、壽命預測和管理的自動化。因此，利用信息技術自動管理數控工具中的信息已經成為現代柔性制造的一大特征。

數控刀具管理始終基于數控技術人員的經驗和與工人相關的記錄，包括刀具選擇、刀具分配和刀具維護，目標是保證產品的生產質量，提高加工效率，優化數控工具的資源配置。然而在產品生產中，由于新產品開發成本低、生產進度要求高，需要借用不同的設備、產品、部件工具，給工具管理帶來很大困難，給生產技術和產品質量保證帶來很大危害。隨著數字控制和新產品類型的增加，生產要求只能通過技術人員的工作經驗以及現場工具的搜索和管理方法來滿足，現代生產迫切需要采用先進的工具管理方法來實現工具的科學管理。

2 傳統刀具管理模式存在的弊端

傳統的工具管理是將工具信息記錄在紙上或存儲在人腦中，而工具的動態信息管理是無法遵循的。每個管理員對工具信息的掌握程度不同，管理水平因人而異，記錄的信息很容易在很長一段時間內丟失。隨著柔性工作場所數控設備和用戶數量的增加，數控工具的數量也在增加，傳統管理模式的弊端日益明顯。

由于刀具掌握在個人手中，刀具管理人員無法掌握生產現場數控刀具的動態使用，因此數控刀具無法平均分配，無法充分利用現有刀具。租賃刀具的人不使用刀具，不能共享數控刀具的資源。一些運營商指出，每年都頻繁增加新工具，工具數量仍然不足。

工具經理不了解車間的工具狀況，無法按時補充庫存，也無法計劃整個工具的成本。因為工具在個人手中，工具經常損壞和丟失又不想補償，不得不暫時用會嚴重影響生產周期和產品質量的替代工具。作為一種消耗品，刀片通常不受特別控制，但是在數控切削中使用的刀片若不受約束地浪費，成本十分昂貴。

由于經濟市場環境的變化和市場需求的多樣化，傳統的產品很難有盈利價值，絕大多數的企業更愿意利用購買許多先進的自動化設備來彌補這一短缺。通過多樣化的高質量產品來提高市場競爭力，這給更多的自動化設備、工具、程序、材料和企業帶來了另一個問題，即缺乏與設備、工具、程序、材料、研究和生產管理系統相兼容的系統信息管理計劃，缺乏集成信息的互動平臺，有限的數據共享和分析能力、有限的生產管理以及企業信息管理中的開發延遲正變得日益突出。企業通常采用人工管理模式，管理效率低，出錯率高。

數控刀具管理軟件是工作場所管理的重要組成部分，是解決這些問題的重要途徑。數控刀具系統通過自動化、連續性和數字化技術，將加工車間的整個設備和工具集成、管理到智能系統中。應用智能數字控制、傳感器的識別技術，制造執行系統以及其他先進的設備和控制技術，以改善生產設備的數據收集、通信、啟發式分析和決策反饋能力。

3 數控設備刀具管理軟件

工具管理是一種工具，用于跟蹤和管理車間的所有使用流程。根據工具管理流程的性質，整個工具管理流程可以分為6 個模塊：基礎信息管理，流程信息管理，倉庫信息管理，工具日常管理，審批管理，統計分析。

（1）基本信息是識別和使用工具所需的基本信息。包括工具制造商、工具分類、倉庫貨架、工具庫、工具特性、工具數量和過程模板，這些信息是以標準的方式編寫和編號的，每個工具都需要適當的基本信息。

（2）流程信息管理構建了專家數據庫和私有過程數據庫之間的連接。切削專家數據庫建立了針對每種刀具優化的切削參數數據庫，以便技術人員可以從刀具的最佳參數中學習，在制造過程中保持最佳條件，并提高了使用工具的效率。個人流程庫存儲了員工常用的各種流程，可以在生產前隨時查看，因此員工習慣于使用流程和預防措施來提高工作準確性。

（3）倉庫管理是對工具倉儲、工具搜索、工具組裝、倉庫庫存和倉庫警報的管理。在考慮工具的裝運和接收時，需要記錄工具的名稱，數量和時間。通過“工具搜索”，您可以根據員工的特定要求，如工具類型、規格和位置，快速找到所需的工具。根據工具組件，它決定是否應該再次組裝工具，組裝時有沒有合適的部件。倉庫使用管理包括倉庫庫存和倉庫警報，清單需要定期計算清單中的不同工具，并分析不同工具的使用。對于過量消耗的工具，應該分析是否有任何異常用于識別生產環境中的潛在問題。倉庫警報限制了庫存工具的數量，如果數量低于限制，員工必須進行購買。

（4）刀具的日常管理是管理刀具的使用。物流管理應跟蹤每個工具的數據信息，并始終查詢磨削信息，如加工零件的數量、匹配的附件、使用的設備、磨削時間和合適的銑削參數。工具使用管理包括采購、管理倉庫、組裝、拆卸、廢料和研磨過程管理。其中，要對磨削數據進行有效分析，進行磨削，以延長刀具壽命。工具處理必須自動檢測是否滿足處理條件，建議定期處理工具，并控制所用工具的質量。同時，對報廢工具進行數據挖掘和分析，為工藝改進提供數據支持，有效降低異常廢品率。此外，必須實時獲取單個產品的工具信息，系統可以自動警告差異性，以便能夠有效防止人為錯誤。

（5）審核和批準管理是對各種流程的管理。如刀庫經理的采購和處置需要標準化的流程，由相關部門的員工進行審查和批準，以進行閉環管理。

4 總結

工具管理和應用程序可以記錄每個數控工具的整個生命周期的信息，以確保業務經濟數據的完整性，顯著減少工具損失，提高庫存工具的利用率，并防止重復購買。技術人員可以選擇刀具來提高工作效率，降低了企業成本，最大限度地提高了數控工具的加工質量，并提高了生產率和效率。通過實時監視產品設計、制造和物流數據，實現產品生命周期管理并加強產品質量控制。作為對產品質量有重大影響的工具，數字制造車間需要一套完整的刀具管理軟件，以降低生產成本，規范刀具的使用，延長刀具的使用壽命。工具管理系統的設計，必須根據軟件技術能夠實現的生產過程進行合理設計，才能構建高效的工具管理平臺。