CMT刀具軟件管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　汽車作為高效生產(chǎn)的產(chǎn)品，對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的精度和柔性有很高的要求。而刀具在金屬切削加工中占有舉足輕重的地位。對(duì)于汽車制造業(yè)而言，許多工序必須使用專用刀具，如發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸，無論是內(nèi)銑、車車?yán)€是高速外銑工序，所使用的都是專用刀具，這些刀具的刀體制造復(fù)雜，價(jià)格昂貴。由此，面向汽車制造的柔性化需求，模塊化刀具系統(tǒng)作為柔性解決方案應(yīng)運(yùn)而生。

　　近年來，由于科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和人們消費(fèi)需求的不斷變化，汽車產(chǎn)品的壽命周期縮短了，產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度加快了。這種形勢(shì)迫使許多生產(chǎn)企業(yè)走上多品種、小批量的生產(chǎn)方式，以提高本企業(yè)產(chǎn)品的市場(chǎng)占有率，適應(yīng)市場(chǎng)需求的多變性。美國著名的未來學(xué)家阿爾溫·托夫勒在《第三次浪潮》中預(yù)言，今后的社會(huì)是一個(gè)“打破標(biāo)推化”的多樣化社會(huì)，今后的一切將“越來越不一致和沒有標(biāo)準(zhǔn)了”。

　　長(zhǎng)期以來，加工業(yè)的批量與其經(jīng)濟(jì)效益存在著密切聯(lián)系。如果不能達(dá)到經(jīng)濟(jì)批量，則生產(chǎn)企業(yè)要不沒有必要的利潤(rùn)維持企業(yè)的發(fā)展，要不產(chǎn)品價(jià)格缺乏競(jìng)爭(zhēng)能力而無法取得足夠的市場(chǎng)占有率。因此，我們必須設(shè)法尋找一些解決方案，比如降低經(jīng)濟(jì)批量的數(shù)額，使我們?cè)谛∨可a(chǎn)時(shí)同樣達(dá)到接近大批量生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。

　　刀具在汽車制造中發(fā)揮著重要作用。模塊化刀具系統(tǒng)就是面向汽車制造的柔性化需求的柔性解決方案。

　　模塊化的基本概念

　　模塊化是指以產(chǎn)品(或系統(tǒng))的總功能為對(duì)象，以功能的分析分解為基礎(chǔ)建立模塊體系，運(yùn)用模塊組合成產(chǎn)品(或系統(tǒng))。我們可以把具有某種功能的產(chǎn)品看成一個(gè)系統(tǒng)，通過對(duì)系統(tǒng)的分析，把系統(tǒng)的總功能分解成若干個(gè)子功能，而用以完成這些子功能的要素就是該系統(tǒng)的子系統(tǒng)。如果其中某些子系統(tǒng)可與其他系統(tǒng)中的另一些子系統(tǒng)在功能上通用、互換，又具有一致的接口，這些子系統(tǒng)便可以從母系統(tǒng)中分離出來，形成一個(gè)個(gè)通用的子系統(tǒng)(即模塊)，這就是分解。為了滿足不同的使用要求，我們?cè)谀K體系中選擇若干個(gè)模塊并按照新產(chǎn)品(或系統(tǒng))的要求結(jié)合起來，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)具有新功能的產(chǎn)品(或系統(tǒng))，這就是組合。這一過程與積木玩具極相似。例如，我們?cè)谀耻嚧采鲜褂靡坏毒呦到y(tǒng)，其裝上鉆頭作為切削模塊，用彈簧套作為鏈接切削模塊與環(huán)境(機(jī)床)的橋梁──主柄模塊，就形成了鉆削系統(tǒng)；而如果把切削模塊換為絲錐，它就成了攻絲系統(tǒng)。對(duì)于鉆削系統(tǒng)，由彈簧套和直柄鉆頭組成的系統(tǒng)在使用功能上與錐柄麻花鉆等效。

　　模塊化刀具的建立

　　在建立模塊時(shí)，屬于同一功能單元的、安裝于同一些部件(或模塊)上的一組模塊，應(yīng)具有相同的結(jié)合要素(包括相同的安裝與聯(lián)結(jié)形式)，以保證性能、用途和內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同的模塊在組合成產(chǎn)品時(shí)具有互換性。這樣，當(dāng)汽車制造廠的工件結(jié)構(gòu)、尺寸、材料有了改變之后，我們就有可能通過更換新的模塊，組合成符合新功能要求的刀具，來滿足汽車制造者新的需求。

　　建立模塊時(shí)應(yīng)使其功能單一、合理細(xì)化，以達(dá)到靈活性大、適應(yīng)性強(qiáng)、壽命周期長(zhǎng)的效果，并使其適應(yīng)產(chǎn)品品種和參數(shù)變化的要求，形成經(jīng)濟(jì)合理的系列化，最大限度地滿足用戶的不同需要，利于高效生產(chǎn)、降低成本和提高產(chǎn)品質(zhì)量。如模塊式可轉(zhuǎn)位面銑刀，一類是一種刀體可配用不同的刀墊，可以形成45°主偏角通用面銑刀、45°主偏角輕切削低功耗面銑刀、75°主偏角通用型面銑刀、89°45′主偏角的經(jīng)濟(jì)型立銑刀、90°主偏角的小切深(ap<9mm)和大切深(ap<15mm)以及刀尖角較小(60°)的立銑刀、修光銑刀、圓刀片型腔銑刀、八角刀片的多功能銑刀等10種類型的銑刀；另一類是各種刀墊可分別在直徑80、100、125、160、200、250、315、400、500mm的各種刀體上使用，這樣就可以擴(kuò)大刀具的使用范圍，減少刀具的庫存，提高刀具使用者的應(yīng)變能力。

　　某德國公司的銑刀片目前有20種常用刃口形狀，由于刀片的前角不同，因此能改變銑刀的工作角度。例如，在該模塊化銑刀(如圖1所示)上使用90°主偏角的小切深(ap<9mm)或大切深(ap<15mm)的刀墊時(shí)，如裝用A57刀片，其徑向前角為0°；如裝用D55刀片，徑向前角增至10°；如裝用F55刀片，則徑向前角增至16°；而如裝用K88刀片，徑向前角則增至25°。

　　這樣的模塊式刀具設(shè)計(jì)可以提供很多種組合，形成千姿百態(tài)的刀具，為制造廠快速適應(yīng)市場(chǎng)變化，開發(fā)制造新產(chǎn)品在技術(shù)上提供了可能。這樣的模塊式刀具系統(tǒng)可用于各種自動(dòng)化程度的場(chǎng)合，應(yīng)用范圍可從普通銑床、專用銑床到復(fù)雜的數(shù)控加工中心和柔性生產(chǎn)線。與當(dāng)前使用的其他刀具相比，該系統(tǒng)的可變性非常強(qiáng)。

　　汽車行業(yè)的模塊式刀具

　　汽車制造業(yè)不同于普通機(jī)械加工業(yè)，許多工序必須使用專用刀具，如發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸，無論是內(nèi)銑、車車?yán)€是高速外銑(見圖2、圖3、圖4)工序，所使用的都是專用刀具，這些刀具的刀體制造復(fù)雜，價(jià)格也比較昂貴。但是，如果汽車產(chǎn)品的變型要牽涉曲軸曲拐或頰平面的尺寸，都有可能導(dǎo)致必須使用新的刀體來加工曲軸，這就會(huì)影響汽車制造廠的產(chǎn)品開發(fā)周期和制造成本，最終影響汽車制造廠的競(jìng)爭(zhēng)能力。因此，作為專業(yè)的刀具制造商，都應(yīng)該致力于開發(fā)柔性化的曲軸制造專用刀具，與汽車制造廠密切合作，盡可能縮短汽車制造廠的產(chǎn)品開發(fā)周期，降低制造成本。

　　模塊式刀具的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

　　模塊化刀具在設(shè)計(jì)上一般都具有很大的靈活性和適應(yīng)性，對(duì)用戶會(huì)帶來如下所示的很多好處：

　　·更換部分模塊可改變刀具品種，適應(yīng)于新材料或新結(jié)構(gòu)，從而有利于用戶改進(jìn)工藝，提高生產(chǎn)效率及開發(fā)新產(chǎn)品。例如，八角刀片銑刀是一種新的刀片類型，而隨著毛坯制造水平的不斷提高及加工余量的日趨減少，八角刀片銑刀應(yīng)運(yùn)而生。刀具廠商可以在模塊式銑刀中增加了用于裝八角刀片的刀墊，客戶也就可以在不需要采購新刀體的情況下使用八角刀片來提高經(jīng)濟(jì)效益。

　　·減少因機(jī)床控制系統(tǒng)失誤、停電、人為因素或其他原因造成撞刀、悶刀等的經(jīng)濟(jì)損失和停工風(fēng)險(xiǎn)。由于在發(fā)生這些突發(fā)事故后絕大部分可通過更換新的刀座和刀片來快速恢復(fù)生產(chǎn)，可以最大限度地降低風(fēng)險(xiǎn)，因此可以成為用戶生產(chǎn)系統(tǒng)應(yīng)急機(jī)制的一個(gè)組成部分。

　　·減少刀具的儲(chǔ)備和修磨，從而改善刀具管理。

　　·易于采用可調(diào)整結(jié)構(gòu)，可使裝配后的刀具精度更高，從而減少刀具的磨損，增加刀具壽命，降低生產(chǎn)成本。

　　·減少調(diào)整和裝拆刀具，發(fā)展自動(dòng)換刀技術(shù)，從而減少停機(jī)時(shí)間，減輕工人勞動(dòng)量【MechNet】。