高性能切削工具的主要目标是在粗加工阶段提高金属切除率,在精加工阶段提高表面质量。在批量生产中,由于机床-工件的组合、生产率相对固定,刀具品种和消耗数量易于统计,适宜于刀具管理。但在在小批量、多品种的混线生产,刀具品种和消耗数量不易精确统计,对于刀具管理系统的应用具有较大难度。
工具管理系统不仅要面向制造车间的物流管理、刀具安装调整、机床刀具配置等过程进行刀具相关数据管理,同时还要在工艺编制过程中提供刀具几何数据、切削参数,以及在生产计划编制过程中的机床-工件-夹具-刀具匹配,并能进行效果预测。
工具在实际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提高、刀具改进和成本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、统计和分析,将是刀具管理系统真正能够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可以分为4类:
(1)工具基础数据
这部分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,以及按照材料分类推荐的基础切削用量,可由刀具制造商进行更新和维护。
(2)工具物流数据
用户生产过程中刀具采购、库存、消耗的数据,由系统进行管理和维护。
(3)工具切削数据
用于向工艺制定和生产计划等工艺准备环节推荐机床-刀具匹配下的切削参数,该类数据实际基于刀具制造商提供的基础切削用量,结合零件的结构特征,通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,有刀具管理系统进行个性化管理。
(4)工具应用数据
主要指刀具在生产过程中产生的各类数据,目前该类数据在生产中不进行记录和管理。这类数据一部分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,进行数据统计;刀具磨损和切削状态评价类的数据,如刀具磨损和表面质量等数据可以由操作人员进行记录统计,或在机床刀库等处安装传感器进行分类统计;刀具在高负荷状态下,与各类切削油产品的实际配伍性能数据等。
随着机床加工技术的不断发展,刀具的数据会在生产过程中持续产生形成大数据,该类数据的处理将是刀具管理技术未来的发展趋势。