數(shù)控刀具智能制造及技術(shù)應用新探

1、 數(shù)控刀具智能制造及技術(shù)應用新探 摘要：隨著現(xiàn)代加工技術(shù)的發(fā)展，刀具作為加工生產(chǎn)的主要資源，其材料、形狀和加工條件等各種要求也越來越多。為了提高加工效率及質(zhì)量，總結(jié)目前刀具制造領(lǐng)域常用的智能制造技術(shù)，分析數(shù)控刀具制造智能管理，以將工藝要求、先進技術(shù)及生產(chǎn)管理方式有機結(jié)合，實現(xiàn)數(shù)控刀具的自動化、智能化生產(chǎn)。關(guān)鍵詞：數(shù)控刀具；智能化制造；應用引言智能制造技術(shù)在航空航天、機械工程等領(lǐng)域及有關(guān)制造業(yè)中應用廣泛，可實現(xiàn)工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)全生命周期的智能化控制，帶來更高的生產(chǎn)效率和更有力的質(zhì)量保障。數(shù)控刀具作為一種基礎機械加工工具，其質(zhì)量、性能與機械產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量和效率直接相關(guān)，機械生產(chǎn)對生產(chǎn)精度的苛求給刀具制造

2、行業(yè)帶來新的發(fā)展契機，及時了解市場變化，引入智能化制造工藝流程，對于刀具制造企業(yè)發(fā)展升級具備重要意義。1刀具管理功能（1）刀具信息管理。每把刀具都包括兩種信息，一種是刀具描述信息，即靜態(tài)信息，如刀具名稱、幾何參數(shù)（刀具長度和刀具半徑等），手動輸入并且不再變化；另一種為刀具狀態(tài)信息，即動態(tài)信息，如刀具所在位置、刀具壽命（使用次數(shù)、使用時間和磨損量等），在輸入后，隨著刀具的使用，數(shù)據(jù)會不斷更新，系統(tǒng)實時記錄并統(tǒng)計。（2）刀具位置調(diào)度管理。刀具的位置調(diào)度管理就是根據(jù)刀具的信息，按照一定的選刀策略，及時而準確地將所需的新刀具裝到主軸上，并將舊刀具歸還刀庫備用，具有備刀功能的機床，還可將后續(xù)所需的刀具提

3、前放至備刀區(qū)域，以節(jié)省下把刀的換刀時間。（3）刀具特殊屬性管理。隨著刀具種類的增多，有些刀具有特殊的屬性需要設置，且對使用有特殊要求，需要單獨處理，例如需要對使用時主軸的最高速度進行限制、內(nèi)冷卻功能刀具在使用時需要打開內(nèi)冷卻等。2數(shù)控刀具制造工藝要求（1）切削效率高。切削為數(shù)控刀具的核心功能，數(shù)控加工技術(shù)水平提升使得目前主流數(shù)控機床設備的運行速度、強度及功率明顯提升，為適應嚴苛的生產(chǎn)工況，數(shù)控刀具必須具備足夠的強度和剛度，以在切削加工過程中承擔更大荷載，確保數(shù)控加工活動高效開展。（2）位置精度大。對于數(shù)控可轉(zhuǎn)位刀具，因其適用工況相對特殊，其刀片制造的精度等級通常設計為m級，與之配合的壓緊機構(gòu)應

4、嚴格確保刀尖位置精度達標。（3）可靠性較強。數(shù)據(jù)刀具需具備足夠的強度、硬度及耐磨性，提升使用可靠性可延長刀具有效使用壽命，避免數(shù)控加工過程頻繁更換刀具，幫助客戶企業(yè)控制停機時長，提高其生產(chǎn)經(jīng)濟效益。3數(shù)控刀具的特征3.1刀具或刀片容易切削控制在機械制造生產(chǎn)過程中，刀具是主要的切削用具。一般情況下，在數(shù)控機床的加工中會運用到各種不同種類的刀具，以方便完成刀削任務。因此務必要保證刀具沒有任何被刀削的痕跡，在實際刀削過程中，相關(guān)的工件設備等應該盡可能防止出現(xiàn)噴濺問題，有效確保安全。3.2刀具或刀片經(jīng)濟壽命長、耐久度強在數(shù)控加工工藝操作過程中，通常情況下都會考慮刀具是否具有持久耐用性。由于存在一些客觀

5、因素，生產(chǎn)刀削工具過程中，不同種類的刀具材料會有不同程度的差異，如存在刀刃質(zhì)量的問題。此外，即使是在同樣的生產(chǎn)條件和環(huán)境下，生產(chǎn)的切削刀具在質(zhì)量上也會有一定差異，如存在耐久性方面的問題。4數(shù)控刀具智能制造技術(shù)4.1磨損檢測技術(shù)的應用傳統(tǒng)工藝階段呢，刀具磨損檢測主要依靠人工完成，現(xiàn)場人員觀察生產(chǎn)狀態(tài)，收集切削聲音、形狀等信號，結(jié)合以往生產(chǎn)管理經(jīng)驗粗略判斷刀具是否發(fā)生磨損?；蛘咭勒諗?shù)控刀具的理論使用壽命進行判斷，若刀具使用時長達到其最大壽命值，則需要更換新刀具，避免影響刀具性能發(fā)揮。人工判斷檢測帶有較高的不確定性和檢測人員的主觀臆斷，很難再滿足當前數(shù)控刀具精加工的要求，磨損檢測技術(shù)應運而生。按照測

6、量方式不同，磨損檢測技術(shù)可分為直接檢測和間接檢測兩種。直接檢測又可被分為圖像檢測、射線檢測等，其特點為可直接采集刀具有關(guān)參數(shù)信息，檢測精度較高，但該技術(shù)為一種離線檢測方式，需停機操作，會給生產(chǎn)效率造成一定影響。間接檢測的檢測對象為數(shù)控刀具磨損相關(guān)參數(shù)變化情況，通過刀具振動情況、切削力大小等判斷刀具是否發(fā)生磨損。間接檢測為在線檢測，不影響正常的生產(chǎn)活動，因此該技術(shù)在數(shù)控刀具智能制造領(lǐng)域被廣泛關(guān)注。具體檢測過程中，需利用傳感設備完成刀具加工信息的采集和轉(zhuǎn)換，然后通過特征分析獲取刀具磨損變化的特征向量，最終通過磨損識別來量化刀具磨損情況。磨損量識別多采用機器學習算法，該算法的智能化程度較高，在使用時

7、需反復進行切削試驗以獲取更準確的信息。4.2智能制造技術(shù)應用途徑（1）刀具機械加工。刀具加工制造是智能制造技術(shù)最核心的應用途徑，可實現(xiàn)數(shù)控刀具制造的遠程化、自動化管控，幫助提升現(xiàn)場生產(chǎn)效率。刀具制造領(lǐng)域未來發(fā)展過程中，需要不斷優(yōu)化內(nèi)部資源配置，降低單位產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，以獲取更穩(wěn)定的經(jīng)濟效益。將智能制造技術(shù)引入到數(shù)控刀具生產(chǎn)過程，有利于制造工藝流程的進一步簡化，減少生產(chǎn)現(xiàn)場對人工的需求，除幫助控制人工成本，不確定性因素干擾的消除及生產(chǎn)安全水平提升對于刀具制造企業(yè)的健康發(fā)展來說也至關(guān)重要。目前最常用的智能制造控制技術(shù)為模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡控制，隨著有關(guān)技術(shù)升級，數(shù)控刀具制造的智能化水平還將進一步提升

8、。（2）刀具加工設計。刀具設計是確保數(shù)控刀具各項性能指標充分達到客戶方機械生產(chǎn)需求的關(guān)鍵，近年來我國機械制造領(lǐng)域發(fā)展迅速，但因起步較晚，與西方發(fā)達國家的技術(shù)水平還存在一定差距。將智能制造技術(shù)融入到刀具加工設計當中，可從根源上提高刀具產(chǎn)品的規(guī)范性和可靠性。例如，利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡進行加工參數(shù)優(yōu)化設計，確保參與方案與加工需求充分適應，提高刀具產(chǎn)品質(zhì)量，為刀具制造企業(yè)爭取更大的市場份額。4.3采取有效措施提高進刀速度和質(zhì)量數(shù)控機床的切削在整個數(shù)控機床中占很大的比例，合理選擇高性能刀具對優(yōu)化生產(chǎn)效率具有重要的價值。首先，必須使用簡化的刀具來控制機器停機時間。一般來說，nc機床生產(chǎn)少量產(chǎn)品時，機床的切削時間只是生產(chǎn)時間的一部分，而剩余時間通常為等待時間。高效刀具通過在生產(chǎn)過程中保持較高的切削速度和進給速度來提高切削效率。合理選擇數(shù)控機床應用工具，確保刀具在加工操作中的強大功能利用率。結(jié)束語綜上，數(shù)控刀具制造工藝具備切削效率高、位置精度好、可靠性強等特點，現(xiàn)階段最常用的智能制造技術(shù)包括磨損檢測技術(shù)等?；跀?shù)控刀具制造特點及工藝要求，整合技術(shù)及管理資源構(gòu)建刀具制造智能管理，以此實現(xiàn)刀具制造全生命周期的自動化、智能化管理，全面提高刀具制造技術(shù)水準。參考文獻1蘇宏志.基于工藝特性的數(shù)控刀具采購選用方法的分析與研