數控刀具管理與應用

摘要：數控加工從單臺加工中心模式向數控車間及計算機集成制造發展，刀具管理及特殊應用方法對車間管理意義重大。有效的管理方法及刀具特殊應用對于成本管理及工藝改進有明顯的促進作用。

關鍵詞：數控刀具 管理方法 集中管理 成本 特殊應用

中圖分類號：TH164文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）01（b）-00-02

數控技術是現代制造技術的基礎，它的廣泛應用對全球機械制造業產生了根本性變化，已成為衡量一個企業乃至一個國家科技進步和工業現代化水平的重要標志。伴隨社會進步與發展，單個企業擁有的數控設備已經不再是屈指可數了，再加上人們的需求向個性化發展，數控制造即向專業化又向綜合化發展（既有提供生產設備又有提供解決方案的）。數控設備的增加必然需要大量的刀具，單臺設備時的刀具管理模式已不能滿足數控車間的刀具管理要求。

1 數控刀具管理

1.1 數控刀具管理的意義

以前大多數的車、銑、鉆、刨、磨機加設備只是具有單一功能，而今車削中心、加工中心以及計算機集成制造系統往往是多種加工功能的集合，為了滿足這種加工功能集合的趨勢，刀具材料、刀具型式也經歷一個不斷發展變化的過程。刀具材料也由以前以高速鋼、YT類硬質合金為主逐漸向高速度、高韌性、高硬度、高耐磨性發展。刀柄類型統一化標準化。再加上數控車間的出現，大量數控刀具要被應用。

如果還是按照起初的單臺管理模式管理勢必帶來以下弊端。

第一，刀具重復購置增加企業成本。單臺設備刀具往往由設備操作員管理，這種情況下各設備的操作員之間有許多相互重復的刀具并不同時使用造成閑置浪費和重復購置浪費。

第二，刀具取用時間成本增加。刀具數量大大增加后如果沒有統一標示及分類擺放，造成刀具取用時亂找一氣，時間成本

增加。

第三，重復添置大量的刀具調整工具。由于不同類型的刀具裝夾調整工具不同，分散管理導致要因人數配置大量工具，有時候相互之間亂拉亂放，雖然工具很多，但用時也不能得心應手。

第四，人員新老交替時要單獨培訓增加人工教育成本。而且有些刀具價值較高，一旦調整應用不當就會造成較大損失，機會成本較大。刀具的修繕處于無控制狀態，小毛病本來可以修復，但由于責任不明無人解決可能直接報廢。

第五，刀具分散管理也不利于工藝設計人員根據刀具合理安排工藝。工藝人員如果不能掌握刀具的實際情況就沒辦法在加工工藝上降低成本。

當然刀具分散管理不是一無是處，他的主要優點是的有利于本機床操作人員的

應用。

刀具集中統一集中管理有利于解決分散管理帶來的弊端主要由以下好處。

第一，統一管理有利于降低刀具重復購置成本。刀具購置可以按通用情況設備標準配置和比例配置，充分利用刀具盡可能減少閑置。

第二，刀具統一管理有利于加強專業化，更合理的利用刀具。刀具不僅是隨取隨用還需要日常維護，冷卻液長期在刀具中形成銹死，影響刀具的重復使用，有專人維護可以減少不必要的報廢。

第三，刀具統一管理有利于企業產品設計及工藝標準化；工藝及產品設計可以參照現有刀具合理設計避免使用特殊刀具增加成本。

第四，刀具統一管理可以節省刀具取用時間。刀具管理員可以根據生產計劃提前準備刀具以利使用。有可能的話還可以按產品對刀具分類，大大提高刀具準備時間。

第五，刀具統一管理有利于企業設備的統一選型。

實行刀具統一管理解決了分散管理的弊端，但要增加相應專業管理人員。所以刀具的統一管理更適用于大量數控設備存在的數控車間。

1.2 刀具實物管理配置及方法

（1）硬件配置：計算機（主要負責錄入刀具信息）對刀儀、刀具架（銑刀刀具架、鉆柄刀具架、鏜刀刀具架、特殊刀具架、鉆頭架、銑刀架、模塊架等）、工具架（通用工具架、專用工具架）。

（2）人員配置：按作業班次或生產計劃配備。刀具管理員的職責：除正常維護刀具管理區秩序（環境衛生清潔、刀具碼放、維修、造冊登記等）外，在新產品試制階段要配合工藝出刀，要對成熟產品按加工程序建立零件用刀表，方便在生產任務下達時及時出刀。

（3）建立刀具借用管理制度：①按設備通用情況基礎對設備進行刀具標配，如鏜銑類設備由設備操作員管理粗、精銑面銑刀、中心鉆等基本用刀，數量不超過十把。②操作員除管理好設備標配刀具，還應管理好其他借用刀具。③建立借用人員明細，形成借用制度，根據刀具損毀頻次確定刀具更新規律。

（4）刀具的軟件管理：①建立刀具管理臺賬，臺帳的主要內容從經營成本的角度應該能反映出當前刀具的總價值，刀具的消耗率及刀具的總數量。從使用的角度應該能夠反映出刀具的類型種類、庫存量、以及零件刀具用表等。②形成合理有效的刀具管理制度。規范與刀具有關聯人員的相關職責、明確獎懲降低刀具應用成本。③依據刀具使用情況進行工藝反饋實現工藝優化。④根據刀具使用及報廢情況制定合理購置

計劃。

（5）刀具存放：按刀具類型制作存放工具架，如銑刀架、鏜刀架、鉆柄架、模塊架、廢舊刀具架、配件架等。各種刀具架在合理分層，如銑刀架可以分為面銑刀層（又可按刀具直徑再分層）、立銑刀層（還可按莫氏錐度繼續細分），鉆柄可按莫氏錐度分層，鏜刀可按鏜孔直徑分層，另外每種刀架最好再設一特殊層應對同類特殊刀具的

擺放。

2 數控刀具應用：數控刀具應用可以分為基本應用和特殊應用

（1）基本應用是指按照金屬切削原理使用刀具：即掌握刀具的切削角度（前角、后角偏角等），能刃磨刀具，就是要掌握原先普通設備關于刀具的實用知識。其中最為基本的是能夠根據切削材料及轉速計算公式（V=∏Dn）確定刀具的切削條件。當然越來越多的專業刀具生產廠商已經在代替生產者對刀具的研究，如國際上的山特、伊斯卡，國內的株洲、關工、哈工等，生產者只需提出自己的要求刀具生產商就會給出解決方案，當然此類解決方案的成本也會相對較高，因此我們除了選用別人的解決方案，為了降低成本我們還應盡可能發揮當前刀具的全部價值，普通刀具的特殊應用用就是我們要研究的方向。

（2）刀具的特殊應用主要是指根據刀體的形狀、切削刃的形狀以及工件的特殊性非常規使用刀具。

①90 °直角面銑刀除了可以加工垂直軸線的平面，還可以加工平行刀具軸線的平面，唯一的缺點就是在加工刀具軸線平面式表面粗糙度不容易提高。另外在用刀具側刃加工時要注意刀具有足夠的活動

范圍。

②三特維克的大孔徑精鏜刀除了可以精鏜內孔，還可以用來加工較淺的外止口，使用時將精調鏜頭旋轉180 °反裝即可，但是它的外止口深度必須小于刀尖至加長板的距離。

③锪孔，除了選用常規的锪孔鉆外，最常用的方法就是將鉆頭磨成平鉆用來锪孔。當然，還可以用鍵槽銑刀锪平，另外在底孔加工好的情況下立銑刀也能達到該

目的。

④鏜刀加工長腰槽。加長銑刀的加長長度也是有限的。在遇到長腰槽時，我們可以用鏜刀插鏜的加工方法實現長腰孔的加工。

90 °面銑刀的側刃加工和插鏜加工其實就類似于CAM在曲面加工中刀具路徑微分的集合，只不過這兩種刀具用法微分的方式比較簡單，可以用手工方式描繪出來。

刀具的特殊應用主要要根據設計要求及使用要求合理應用，各企業的產品及工藝能力不同都會創造不同的新應用方法。比如有些小企業在加工薄板小孔時把鉆頭磨成兩半圓形，在加工較大孔時把鏜刀變換成圓規形切削刃繞刀具中心做圓周運動。總之，刀具的特殊應用很多需要大家拿出來分享共同進步。

3 刀具標準類型及代號

關于目前數控刀柄的類型及編號已經有相應標準，刀柄的管理可參照它制定。

國家標準GB10944-89《自動換刀用

7∶24圓錐工具柄部40、45和50號圓錐柄》對刀具柄部及拉丁提出了一些必要的技術要求，刀柄的壽命和可修復程度都需要按標準去執行，作為一名普通的數控設備操作員要管理和操作好設備是很難有更多精力去做這些刀具管理工作的，再者從工作傳承的角度講，如果讓全部的設備操作員都掌握刀具管理的細節勢必又是一項巨大的投入，不如有專門的人員傳承簡單方便，而且在傳承的過程中可以形成標準化、模塊化、圖表化等簡單易學的方式。另外還可以由刀具管理員依據平時刀具的應用及損耗情況和操作員溝通對刀具的應用提出合理化建議或形成一定的應用標準。

現實情況中是許多老師傅一輩子都只接觸到普通機加設備如車銑鉆刨磨，這些設備功能單一，刀具也單一，他們很少認識這樣那樣的數控刀具。實行統一管理后可以在刀具制造商和設計生產制造之間形成定期的溝通，從而進一步的提高新刀具新材料的應用，對工業生產形成良性的推動。

整體式工具系統標準JB/GQ5010-1983《TSG工具系統 型式與尺寸》TSG工具系統的刀柄其代號（按1990年國家標準報批稿）有四部分（JT-45-Q32-120）組成，各部分含義如下。

JT—工具柄型代碼

45—圓錐柄錐度規格

Q32—表示工具規格

120—表示刀具長度

他所表示的工具為：自動換刀機床用7∶24圓錐工具柄（GB10944-89），錐柄為45號，前部為彈簧夾頭，最大加持直徑為32 mm，刀柄工作長度（錐柄大端直徑θ57.15 mm到彈簧夾頭前端面的距離）為120 mm。

參考文獻

[1]陳立海.數控車間刀具管理系統設計與實現[D].上海交通大學，2007.

[2]徐國棟，昆明.自動車間刀具管理系統的研究與開發[D].昆明：理工大學，2005.

[3]數控刀具合理使用與管理[J].安徽冶金科技職業學院學報，2008（1）.

[4]吳林祥.金屬切削原理與刀具[M].北京：機械工業出版社，2012.