0 引言

　　隨著我國制造業(yè)現(xiàn)代化步伐的推進(jìn)，數(shù)控機(jī)床已經(jīng)成為大部分制造加工企業(yè)的主要加工設(shè)備。現(xiàn)代制造企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模越來越大，加工設(shè)備和產(chǎn)品種類也越來越多，生產(chǎn)過程中需要采用各類標(biāo)準(zhǔn)和非標(biāo)準(zhǔn)的刀具，這些刀具的特點是規(guī)格多、品種多、數(shù)量大、精度高。企業(yè)對生產(chǎn)現(xiàn)場刀具的管理水平直接決定了產(chǎn)品的生產(chǎn)效率。據(jù)統(tǒng)計，16％的計劃作業(yè)停止是由于缺乏刀具造成的，30％～60％的刀具庫存不在控制之中，20％的工藝師時間花費在查找刀具上，40％～80％的監(jiān)督人員時間花費在尋求刀具上E3-s]。因此，基于信息化平臺，充分應(yīng)用規(guī)范化的數(shù)據(jù)庫技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)技術(shù)開發(fā)基于工件加工特征信息的數(shù)控刀具管理系統(tǒng)，成為現(xiàn)階段企業(yè)發(fā)展的迫切要求。

1 刀具使用流程分析

　　針對現(xiàn)代化的制造流程，刀具管理模式適合采用集中管理的方式，即在企業(yè)內(nèi)部成立刀具管理中心，對刀具進(jìn)行整體的采購、選配、庫存管理、狀態(tài)監(jiān)控、修磨和調(diào)整，刀具管理人員根據(jù)車間的各種需求，按照流程準(zhǔn)備刀具。企業(yè)數(shù)控刀具業(yè)務(wù)信息流程如圖1所示。在整個業(yè)務(wù)流程中共有采購、入庫、出庫、選配、返修5大業(yè)務(wù)流程。

2 功能模塊設(shè)計

　　根據(jù)企業(yè)的實際情況，應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫技術(shù)開發(fā)刀具選配系統(tǒng)，使生產(chǎn)過程中數(shù)控刀具選配更及時、管理更合理有效。按照刀具業(yè)務(wù)流程設(shè)計的系統(tǒng)各功能模塊如下：

　　(1)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理模塊：將各種不同生產(chǎn)廠家、不同型號的刀具組件，用一種編碼方式統(tǒng)一編碼建立刀具組件庫，同時對各生產(chǎn)廠家的詳細(xì)情況也建立詳細(xì)的檔案，維護(hù)所有操作人員、部門等靜態(tài)數(shù)據(jù)，并且進(jìn)行權(quán)限設(shè)置。

　　(2)刀具入庫模塊：主要完成新購刀具組件及使用后歸還組件入庫，入庫時對組件信息進(jìn)行描述。

　　(3)查詢功能：可供工藝設(shè)計部門查詢現(xiàn)有刀具組件信息，用戶可根據(jù)自身使用需要，在用戶端輸入刀具各組件的名稱或者編碼，通過網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)器交互，經(jīng)過服務(wù)器端應(yīng)用程序的處理，提取數(shù)據(jù)庫中的信息，通過網(wǎng)絡(luò)把查詢結(jié)果反饋給客戶端用戶。

　　(4)選配設(shè)計功能：客戶端用戶可在刀具選配設(shè)計查詢界面輸入機(jī)床型號、加工類型、加工直徑、加工長度、待加工工件材料、加工精度要求等特征信息，且與服務(wù)器端交互后完成刀具的選配，并在客戶端機(jī)上完成刀具的拼裝。系統(tǒng)在完成一把刀具的選配后，自動生成相應(yīng)的選配信息，存入到知識庫中，供下次選配時直接調(diào)用，節(jié)省了刀具的選配時間。

　　(5)庫存預(yù)警功能：當(dāng)?shù)毒邘齑媪窟_(dá)到警戒線時自動提示，并根據(jù)需要制定刀具短缺清單，以便及時購買。

3 刀具選配及庫存管理模塊開發(fā)

　　3.1 刀具模塊劃分定義

　　數(shù)控刀具分為整體式和模塊式兩種形式。整體式刀具由連接機(jī)床的柄部和切削頭兩部分組成；模塊式刀具包括連接機(jī)床的柄部、中間加長桿、刀夾、切削頭4部分。從刀具資源的使用上來說，無論是整體式刀具還是模塊式刀具，若其各工作模塊的連接方式相同，連接尺寸相同，則不同品牌間的刀具工作模塊是可以互換使用的，這樣就能提高刀具的利用率，大大縮短刀具準(zhǔn)備時間。

　　根據(jù)刀具組件安裝功能互換使用的原則，將整體式刀具和模塊式刀具的各模塊重新定義，按功能分為連接柄、加長桿、夾頭、刀頭4部分。連接柄指刀具與機(jī)床輸出軸連接部分；加長桿指刀具上為滿足加工要求加長刀具主體長度的功能模塊，有等徑式和變徑式兩種類型；夾頭指裝夾各種刀頭的功能模塊；刀頭指刀具中的切削模塊。

3.2 刀具選配功能

　　根據(jù)實際加工工藝需求，刀具的組成形式分為：連接柄-刀頭形式、連接柄-夾頭-刀頭形式、連接柄-加長桿-夾頭-刀頭形式、連接柄-加長桿-刀頭形式。刀具組件選配條件由CAPP系統(tǒng)提供的加工類型和待加工原材料特性等信息來確定，根據(jù)加工類型(粗精加工)條件來確定加工機(jī)床，結(jié)合加工機(jī)床的輸出軸直徑的大小來具體選擇連接柄，由工藝特性確定刀頭類型，夾頭部分需根據(jù)刀頭的安裝夾緊方式來確定，加長桿則由待加工件、車床工作臺、輸出軸問的相對位置來選用，各組件問的相對約束是連接直徑必須相等。

　　刀具的加工工藝特征由企業(yè)PDM系統(tǒng)中CAPP信息提供，根據(jù)工藝特征與選配規(guī)則庫進(jìn)行對比，選出合適的刀具組件拼裝刀具。當(dāng)完成一種刀具選配后，系統(tǒng)推理機(jī)將根據(jù)現(xiàn)有規(guī)則庫中是否存在該刀具組配規(guī)則進(jìn)行判斷，若是新刀具則將選配信息進(jìn)行存儲，進(jìn)一步豐富刀具選配規(guī)則。刀具選配功能模塊如圖2所示。

　　3.3刀具庫存管理模塊

　　該系統(tǒng)的庫存管理模塊的特色主要體現(xiàn)在每個組件模塊的工作記錄及階段盤點，在刀具組件選配出庫時，配刀員將具體記錄該組件使用次數(shù)及累計使用時間，通過該記錄來預(yù)測刀具的使用壽命。階段性生產(chǎn)完成后，刀具管理人員將對出庫頻率較高的刀具進(jìn)行統(tǒng)計，并通過數(shù)據(jù)的形式反饋給ERP系統(tǒng)，從而讓ERP系統(tǒng)來決定各類刀具組件的購買量，以此來提高企業(yè)資金的利用率，減少刀具組件庫存，提高刀具組件利用效率。

4 系統(tǒng)實現(xiàn)

　　該數(shù)控刀具管理與選配系統(tǒng)采用了基于Web的B/S結(jié)構(gòu)，便于企業(yè)使用和維護(hù)，用戶只需建立企業(yè)的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，在服務(wù)器端安裝該系統(tǒng)，在企業(yè)端口通過IE瀏覽器就能使用系統(tǒng)各模塊功能。系統(tǒng)采用三級管理的方式，分為管理員、設(shè)計師和一般用戶。管理員主要對系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行維護(hù)，完成刀具的盤點并上報采購信息，對各級用戶進(jìn)行管理與協(xié)調(diào)等；設(shè)計師主要根據(jù)一般用戶的需求完成刀具的選配、組裝檢測、出入庫管理等；而一般用戶根據(jù)生產(chǎn)需要提出需求并借用、返還刀具。下面以實例說明系統(tǒng)的實現(xiàn)。

　　4.1 加工零件描述

　　在某零件上加工4-M10螺紋孔，通過CAPP獲得的具體信息為：機(jī)床為csjcl；加工部位為內(nèi)螺紋孔，特征歸類為孔特征；孔特征具體參數(shù)要求為螺紋直徑M10，且為盲孔，深度15mm；材料為不銹鋼。

　　4.2 選配步驟

　　(1)根據(jù)工藝知識庫中孔特征描述，確定加工方案為鉆、攻絲。
　　(2)根據(jù)要求從加工特征刀具庫中選擇的刀具規(guī)格為中心鉆(Al/3.5)、麻花鉆(8.5)、絲錐(M10X1.5)。
　　(3)根據(jù)工藝中機(jī)床型號確定刀柄大小為BT40。
　　(4)根據(jù)工藝要求材料(不銹鋼)選擇硬質(zhì)合金刀具。

　　4.3 系統(tǒng)選配結(jié)果

　　刀具選配結(jié)果如圖3所示。

5 結(jié)束語

　　本系統(tǒng)充分考慮了數(shù)控刀具的基本特征，對其功能模塊進(jìn)行了定義，提高了刀具組件的互換性，并將刀具系統(tǒng)與企業(yè)內(nèi)部的ERP和PDM系統(tǒng)互聯(lián)，將企業(yè)生產(chǎn)實際環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)實時有效地反饋給ERP系統(tǒng)，為企業(yè)資源的合理分配決策提供一定的參考。