基于工藝特征的刀具管理系統(tǒng)技術(shù)研究

梁丹 周保菊

摘要：文中對基于工藝特征的刀具管理系統(tǒng)進(jìn)行了簡要地論述，并介紹了其中所使用的技術(shù)以及相關(guān)模塊，并強(qiáng)調(diào)使用該系統(tǒng)之后，能夠按照工藝特征以及相關(guān)的條件內(nèi)容，可以選擇出最為合適的加工刀具和切削參數(shù)。此外該系統(tǒng)還具有良好的實(shí)用性以及靈活性，不但有利于刀具的選擇，同時還能夠?qū)η邢鲄?shù)的效率進(jìn)行確定。

關(guān)鍵詞：工藝特征;刀具管理系統(tǒng);技術(shù)研究

引言：

作為機(jī)械制造領(lǐng)域中的核心環(huán)節(jié)，刀具質(zhì)量的好壞優(yōu)劣與機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展息息相關(guān)。隨著工業(yè)化進(jìn)程的不斷加快，當(dāng)前的機(jī)械制造當(dāng)中所需要的刀具品種不僅繁多，而且刀具的使用數(shù)量與規(guī)模也越來越大。與新時期的機(jī)械制造業(yè)相比，傳統(tǒng)的機(jī)械制造業(yè)企業(yè)必須要投入大批量的物質(zhì)資源以及人力資源，同時還要構(gòu)建一個獨(dú)立的部門來進(jìn)行切削加工，生產(chǎn)，以及刀具的維護(hù)與保養(yǎng)。而工業(yè)化發(fā)展的不斷提高，人們對于工業(yè)產(chǎn)品的精度要求變得越來越嚴(yán)格，而且產(chǎn)品結(jié)構(gòu)也開始呈現(xiàn)出復(fù)雜化的趨勢，傳統(tǒng)的刀具管理系統(tǒng)已經(jīng)不能夠再適應(yīng)新時期的刀具管理需求。為了能夠有效地解決工件材料中的加工工序，以及尺寸公差等問題，應(yīng)當(dāng)要采用最為合適的刀具（比如說刀具所使用的相關(guān)材料，刀具加工當(dāng)中所需要的參數(shù)，刀具涂層的搭配是否合理等等）以及切削數(shù)據(jù)，從而有效地提高刀具管理的效率，以減少生產(chǎn)與加工過程當(dāng)中所需要的成本投入，并全面性地提高生產(chǎn)效率。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)與規(guī)劃

基于工藝特征的刀具管理系統(tǒng)，在能夠容納大量刀具數(shù)據(jù)并做到有效管理的同時，還必須要做好刀具數(shù)據(jù)的輸入、查詢、以及修改等等相關(guān)操作，而且還必須要按照具體的施工工藝以及參數(shù)要求，選擇正確的加工方式來完成刀具的加工，最后再按照所需要的內(nèi)容來對切削參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化與調(diào)整。

1.1 ?刀具數(shù)據(jù)庫

刀具數(shù)據(jù)庫就是基于工藝特征的刀具管理系統(tǒng)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，整個數(shù)據(jù)庫在設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中，必須要對質(zhì)量以及各項(xiàng)功能的完整性進(jìn)行嚴(yán)格的測試與檢驗(yàn)，只有確保數(shù)據(jù)庫的質(zhì)量，才能夠讓刀具數(shù)據(jù)庫變得更加穩(wěn)定、安全，按照數(shù)據(jù)庫當(dāng)中功能的不同，可以將其劃分為兩個區(qū)塊，即資料型數(shù)據(jù)庫與濃縮型數(shù)據(jù)庫。所謂的資料型數(shù)據(jù)庫，就是將一些使用性較為頻繁的的刀具資料，手冊，或者由刀具廠商所出據(jù)的樣本，以及相關(guān)的文本資料中的相關(guān)數(shù)據(jù)內(nèi)容。將這些數(shù)據(jù)內(nèi)容進(jìn)行認(rèn)真、嚴(yán)格地分類、整理之后，再把它發(fā)送給廣大用戶，讓每個用戶不需要查找大量的資料，就能夠準(zhǔn)確地查找到所需要的信息與資料。濃縮型數(shù)據(jù)庫是利用存儲數(shù)學(xué)模型，如果用戶需要某種特定的刀具加工工藝特征時，基于工藝特征的刀具管理系統(tǒng)就能夠按照這些相關(guān)的數(shù)據(jù)模型，來對切削參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，若是用戶所出據(jù)的切削工件材料，以及機(jī)床型號、加工時所需要的深度要求等相關(guān)條件之后，系統(tǒng)就能夠即時地調(diào)用出儲存在數(shù)據(jù)庫當(dāng)中的與之相關(guān)的數(shù)據(jù)內(nèi)容，然后再經(jīng)過相應(yīng)的分析與研究之后，計(jì)算出所需要的切削力度以及切削速度等內(nèi)容。這些數(shù)據(jù)信息對于加工工藝人員，以及生產(chǎn)人員的順利操作提供了重要的數(shù)據(jù)參考。

1.2 刀具選擇專家系統(tǒng)

機(jī)械加工專家在選擇何種刀具牌號來進(jìn)行加工的時候，就必須要對整個工藝的特征進(jìn)行了解，并收集以下數(shù)據(jù)：（1）工件材料的牌號以及所需要的類別;（2）工件硬度范圍，或者熱處理狀態(tài);（3）工件加工的流程與工序（比如說車削、以及銑削等等）;（4）工件加工的性質(zhì)（比如說粗加工，或者半精加工，再到精加工）;（5）加工過程當(dāng)中的各項(xiàng)性能是否穩(wěn)定、可靠（比如說工件的沖擊性）。只有構(gòu)建一個完善的刀具選擇專家系統(tǒng)，才能夠?qū)ΜF(xiàn)有的加工材料，以及加工過程當(dāng)中所需要的精確度，加工模式等等相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行專業(yè)化、工程化處理，最終再統(tǒng)計(jì)出最為合適、最為科學(xué)的切削參數(shù)，這樣才能夠提高切削加工的效率。

2 刀具信息維護(hù)

用戶通過對基于工藝特征的刀具管理系統(tǒng)的管理界面，在各個對話框當(dāng)中選擇不同的功能與選項(xiàng)，來對所需要數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與維護(hù)。信息維護(hù)功能主要包括了以下幾個部分：（1）顯示記錄。按照查詢條件的內(nèi)容，來調(diào)用數(shù)據(jù)庫當(dāng)中的相關(guān)信息，將數(shù)據(jù)庫當(dāng)中的相關(guān)刀具，以及工件材料的信息，機(jī)應(yīng)設(shè)備的型號以及加工時間等等信息，來為后續(xù)的生產(chǎn)做好充分的準(zhǔn)備工作。（2）增加記錄。用戶在使用基于工藝特征的刀具管理系統(tǒng)的時候，可以在該系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫選項(xiàng)當(dāng)中加入一條新的內(nèi)容。系統(tǒng)的用戶能夠通過新建的方式，將新置的刀具信息，以及適合該刀具的工件材質(zhì)，以及加工方法，還有配套的機(jī)床設(shè)備等資料添加到其中。（3）記錄的修改。在基于工藝特征的刀具管理系統(tǒng)界面中，有一個選項(xiàng)是進(jìn)行記錄修改的，通過點(diǎn)擊記錄修改就能夠進(jìn)入到修改窗口當(dāng)中，修改窗口內(nèi)記錄著大量的參數(shù)值，而且這些不同的參數(shù)都被歸類整齊地放在文本框當(dāng)中，用戶能夠?qū)υ擁?xiàng)記錄進(jìn)行改寫，或者進(jìn)行修正。（4）刪除記錄。用戶按照自身的具體現(xiàn)狀，把一些無用的，或者過期的刀具信息資料進(jìn)行徹底刪除。

3 切削參數(shù)優(yōu)化

因?yàn)榍邢鲄?shù)容易受到外界因素的干擾與影響，這也使得被加工零件的切削條件也出現(xiàn)了不同的變化，不僅需要專業(yè)的技術(shù)人員來進(jìn)行相關(guān)的資料與內(nèi)容查找，還必須要利用豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，以及扎實(shí)的理論基礎(chǔ)知識來制定出最科學(xué)、最合理的切削參數(shù)。但是想實(shí)現(xiàn)這樣的目標(biāo)，難度是相當(dāng)大的，所以本刀具管理系統(tǒng)所具備的優(yōu)化切削參數(shù)的功能，對于提高工作效率及切削質(zhì)量起到了重要的作用。

3.1 ?優(yōu)化基本的評價指標(biāo)

切削參數(shù)優(yōu)化，指的是向著既定的發(fā)展方向，以及一些特定的限制條件當(dāng)中選擇出最為合理的切削參數(shù)。而能夠成為優(yōu)化切削用量目標(biāo)的包括了：成本、生產(chǎn)效率，以及利潤比率等等這幾個方面。

3.2 優(yōu)化應(yīng)考慮的約束條件

約束條件：在優(yōu)化的過程當(dāng)中必須要把工藝系統(tǒng)，以及工件加工當(dāng)中所需要的限制條件進(jìn)行全面性了解。比如說機(jī)床的極限轉(zhuǎn)速n，進(jìn)給量f，以及最大功率p，切削力f，扭矩m，零件加工當(dāng)中產(chǎn)生的粗糙值p等等內(nèi)容。

4 結(jié)語：

綜上所述，伴隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，新時期的刀具管理系統(tǒng)也開始向著智能化方向發(fā)展，通過電子計(jì)算機(jī)來替代傳統(tǒng)的管理模式也成為了刀具管理發(fā)展的必經(jīng)之路。該系統(tǒng)不但適用于智能制造技術(shù)系統(tǒng)，還能夠在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及虛擬制造技術(shù)的支持下，全面提高刀具管理系統(tǒng)效率，這對于整個企業(yè)的進(jìn)步與發(fā)展具有重要的促進(jìn)作用。

參考文獻(xiàn)

[1]劉赟. 基于特征的數(shù)控刀具分類體系及編碼系統(tǒng)研究[J]. 南昌大學(xué)s，2016（12）：124-137.

[2]孔林. 刀具材料及其合理選擇[J].上海交通大學(xué)，2015（03）：155-168.

（作者單位：長春軌道客車股份有限公司工程技術(shù)中心工程技術(shù)管理部）