知识工程应用之工艺选刀系统

1、 工艺选刀系统工艺选刀系统西安航空动力股份有限公司西安航空动力股份有限公司目目录录刀具选用与管理面临的问题刀具选用与管理面临的问题1刀具选用与管理的解决方案刀具选用与管理的解决方案2工艺选刀系统的功能及特点工艺选刀系统的功能及特点3工艺选刀系统的价值体现工艺选刀系统的价值体现4刀具选用与管理面临的问题刀具选用与管理面临的问题1刀具选用与管理面临的问题刀具选用与管理面临的问题1对对CNCCNC加工企业生产过程的统计研究表明：加工企业生产过程的统计研究表明：机床操作人员机床操作人员 20% 20% 的时间花费在找寻刀具；的时间花费在找寻刀具；安排好的作业安排好的作业 16% 16% 由于缺少刀具而

2、停顿；由于缺少刀具而停顿；主管人员主管人员404080% 80% 的时间用于获取合适的刀具；的时间用于获取合适的刀具；303060% 60% 的刀具库存未受控制。的刀具库存未受控制。 同时有权威资料显示正确选择刀具、使用刀具可同时有权威资料显示正确选择刀具、使用刀具可提高机床的利用率提高机床的利用率5%50%。如果能提高刀具切削用。如果能提高刀具切削用量量20%，加工成本则可节约，加工成本则可节约15%。西安航空动力股份有限公司是我国航空发动机研制西安航空动力股份有限公司是我国航空发动机研制生产单位，大部分产品生产单位，大部分产品工艺复杂、材料难加工，零件工艺复杂、材料难加工，零件精度及表面精

3、度及表面质量要求高。随着质量要求高。随着车间使用车间使用数控设备数量数控设备数量的的增加，数控刀具和备件数量、品种也随之增加，对增加，数控刀具和备件数量、品种也随之增加，对传统传统刀具选用和管理方式也提出了新的挑战。刀具选用和管理方式也提出了新的挑战。现状：现状：每个环节的刀具数据是分散独立的每个环节的刀具数据是分散独立的DNC刀具选用与管理面临的问题刀具选用与管理面临的问题11.11.1刀具数据管理现状刀具数据管理现状ERP CAM CAD CAPP ERP MES刀具设计数据刀具设计数据刀刀具选用信息具选用信息刀刀具使用过程中的信息具使用过程中的信息PDM数控编程中的刀具信息数控编程中的刀

4、具信息刀刀具库存、采购、成本具库存、采购、成本 EAM刀具简单管理信息刀具简单管理信息使用各种类型信息化软件，产生大量刀使用各种类型信息化软件，产生大量刀具信息。由于缺少统一的刀具管理系统，具信息。由于缺少统一的刀具管理系统，各种刀具信息无法共享。各种刀具信息无法共享。1.1刀具数据管理现状刀具数据管理现状刀具选用与管理面临的问题刀具选用与管理面临的问题1车间工艺技术人员全面负责制订零件工艺路线、数控编程工作，在车间工艺技术人员全面负责制订零件工艺路线、数控编程工作，在 确定刀具几何参数、切削参数时，主要依靠翻阅纸质刀具样本、手确定刀具几何参数、切削参数时，主要依靠翻阅纸质刀具样本、手 册，或

5、生产现场查找、口头交流、个人经验等方式完成。册，或生产现场查找、口头交流、个人经验等方式完成。成熟的刀具技术方案、应用经验、加工参数数据等多停留在各种形成熟的刀具技术方案、应用经验、加工参数数据等多停留在各种形 式的技术文件，以及个别工艺技术人员的头脑里，有经过系统的整、式的技术文件，以及个别工艺技术人员的头脑里，有经过系统的整、 理、归纳、结构化，难以实现快速的查找、共享。理、归纳、结构化，难以实现快速的查找、共享。1.2刀具选型业务状况刀具选型业务状况刀具选用与管理面临的问题刀具选用与管理面临的问题1工艺规程中选用的刀具在零件的实际加工中不适用、需重新选用或采工艺规程中选用的刀具在零件的实

6、际加工中不适用、需重新选用或采 购新刀具；购新刀具；工艺规程中选用的专用刀具实际加工中可以用现有的通用刀具代替；工艺规程中选用的专用刀具实际加工中可以用现有的通用刀具代替；工艺规程中选用的刀具工具室无实物；工艺规程中选用的刀具工具室无实物； 工艺规程上填写的刀具号不存在。工艺规程上填写的刀具号不存在。CAPP提供的工艺工具数据不统一、不规范、不唯一、无法执行生产提供的工艺工具数据不统一、不规范、不唯一、无法执行生产 准备包管理。准备包管理。工具成本通过工具室控制，在切削效率、消耗成本方面不能进行科学工具成本通过工具室控制，在切削效率、消耗成本方面不能进行科学 控制。控制。刀具采购、选用、使用、

7、管理等不同业务部门之间信息沟通不及时，刀具采购、选用、使用、管理等不同业务部门之间信息沟通不及时， 数据交换不畅。数据交换不畅。1.3工艺执行过程中存在的问题工艺执行过程中存在的问题刀具选用与管理面临的问题刀具选用与管理面临的问题1建立企业刀具选型平台。实现对企业主要刀具供应商刀具和建立企业刀具选型平台。实现对企业主要刀具供应商刀具和企业自制刀具技术参数的数据库管理，支持工艺设计人员、企业自制刀具技术参数的数据库管理，支持工艺设计人员、工具管理人员对刀具参数信息的查询、搜索，提高刀具选择工具管理人员对刀具参数信息的查询、搜索，提高刀具选择的准确性和工作效率。的准确性和工作效率。搭建企业刀具切削

8、参数管理平台，满足不断积累和优化刀具搭建企业刀具切削参数管理平台，满足不断积累和优化刀具切削参数的需要。实现对企业主要刀具厂商样本切削参数及切削参数的需要。实现对企业主要刀具厂商样本切削参数及典型刀具应用切削参数的积累、管理机制，能够发布、共享、典型刀具应用切削参数的积累、管理机制，能够发布、共享、查询刀具的切削参数数据，促进西航刀具合理使用和工艺优查询刀具的切削参数数据，促进西航刀具合理使用和工艺优化。化。实现选刀系统与现有实现选刀系统与现有CAPPCAPP、MESMES、CAMCAM系统的集成，加强工艺系统的集成，加强工艺设计与生产制造环节刀具选择、准备业务的协同，缩短刀具设计与生产制造环

9、节刀具选择、准备业务的协同，缩短刀具的生产准备周期。的生产准备周期。刀具选用与管理面临的问题刀具选用与管理面临的问题11.4 1.4 提出建立工艺选刀系统目标提出建立工艺选刀系统目标刀具选用与管理的解决方案刀具选用与管理的解决方案2刀具选用与管理的解决方案刀具选用与管理的解决方案22.12.1解决方案需满足的条件解决方案需满足的条件针对以上的系统目标，易博刀具选型系统，必须满足以下几个条件：针对以上的系统目标，易博刀具选型系统，必须满足以下几个条件：选好刀具选好刀具 如何在工艺编制过程中得到恰当的刀具？如何在工艺编制过程中得到恰当的刀具？管好刀具管好刀具 如何有效控制刀具完整的物流过程？如何有

10、效控制刀具完整的物流过程？用好刀具用好刀具 如何获得优化的刀具使用数据？如何获得优化的刀具使用数据？业务协同业务协同 如何实现不同业务之间的数据交换？如何实现不同业务之间的数据交换？与其它信息系统的业务接口与其它信息系统的业务接口刀具基础数据库的构建刀具基础数据库的构建不同刀具厂商信息描述、分类编码规则、对照不同刀具厂商信息描述、分类编码规则、对照基于知识的选刀基于知识的选刀: :加工特征、被加工材料与刀加工特征、被加工材料与刀具性能、参数的描述与匹配具性能、参数的描述与匹配刀具切削参数的获取及优化刀具切削参数的获取及优化刀具选用与管理的解决方案刀具选用与管理的解决方案22.2 关键技术关键技

11、术. .刀具库房刀具库房CAPP对刀对刀CAMMES如何交换、共享如何交换、共享如何能保持一致如何能保持一致？刀具选用与管理的解决方案刀具选用与管理的解决方案22.3 解决各个环节刀具数据分散独立问题解决各个环节刀具数据分散独立问题刀具库房刀具库房CAPP对刀对刀CAMMES统一数据库统一数据库刀具选用与管理的解决方案刀具选用与管理的解决方案22.4 建立统一刀具数据库建立统一刀具数据库 CAM CAD CAPP MES EAM刀具设计与刀具加工仿真刀具设计与刀具加工仿真工艺过程设计中刀工艺过程设计中刀具选用具选用刀刀具使用过程中的信息具使用过程中的信息刀具简单管理信息刀具简单管理信息PDM数

12、控编程中刀具的选用数控编程中刀具的选用eportTMS刀具选用与管理的解决方案刀具选用与管理的解决方案22.5 2.5 对刀具数据进行整合对刀具数据进行整合统一刀具数据库CAPPPDMCADCAMMESEAM业务逻辑应用界面采购选刀库存刀具使用者刀具研究者刀具样本数据刀具典型应用数据采购试刀数据加工采集使用数据切削试验数据专家总结数据刀具服务商刀具供应商工艺编制人员刀具专家刀具选用与管理的解决方案刀具选用与管理的解决方案22.6 建立刀具一体化管理系统建立刀具一体化管理系统CAPPPDMCADCAM增收增收节支节支增加收益增加收益降低成本降低成本直接成本直接成本间接成本间接成本合理选刀合理选刀

13、正确用刀正确用刀减少质量问题减少质量问题提高加工效率提高加工效率减少刀具品种减少刀具品种缩短准备时间缩短准备时间提高利用率提高利用率节约管理成本节约管理成本降低刀具库存降低刀具库存优化工艺流程优化工艺流程向刀具要效益向刀具要效益! !工艺选刀系统的功能及特点工艺选刀系统的功能及特点3工工艺艺3.1 工艺选刀系统的结构图工艺选刀系统的结构图工艺选刀系统的功能及特点工艺选刀系统的功能及特点31、基础数据维护 基础数据维护管理；基础数据维护管理；被加工材料数据；被加工材料数据；刀具材料数据；刀具材料数据；刀片材质涂层等数据；刀片材质涂层等数据；机床数据；机床数据；刀杆、刀柄数据；刀杆、刀柄数据；3.

14、2 刀具基础数据库管理刀具基础数据库管理工艺选刀系统的功能及特点工艺选刀系统的功能及特点321 建立刀具厂商的刀具几何参数数据库、切削参数数据库，为刀具选型过程提供科学的依据，方便工艺人员的正确选用。通过对现有刀具数据的分类和整理，建立工艺与刀具的对应，压缩刀具品种规格 主要将刀具信息及几何信息进行统一的管理，维护刀具信息实现手动和大批量数据导入的功能 刀具基础数据库 刀具几何参数管理 厂商字段管理 厂家信息管理 材料信心管理 图层信息管理 机床信息管理 刀片信息管理 刀杆信息管理 刀柄信息管理 查询条件维护 厂商切屑参数管理3.2 刀具基础数据库管理刀具基础数据库管理工艺选刀系统的功能及特点

15、工艺选刀系统的功能及特点32、普通查询选刀 按机加条件查询按机加条件查询按刀具种类查询按刀具种类查询按刀具编号查询按刀具编号查询按刀具参数查询按刀具参数查询条件组合查询条件组合查询3.3 普通查询选刀普通查询选刀工艺选刀系统的功能及特点工艺选刀系统的功能及特点33、加工特征选刀 基于知识的加工特征选刀基于知识的加工特征选刀 工艺员选择零件加工特征，输入机床信息、零工艺员选择零件加工特征，输入机床信息、零件被加工材料、加工方式等信息，系统通过推理机件被加工材料、加工方式等信息，系统通过推理机进行刀具的知识规则匹配与查询，并输出选刀结果进行刀具的知识规则匹配与查询，并输出选刀结果。3.4 加工特征

16、选刀加工特征选刀工艺选刀系统的功能及特点工艺选刀系统的功能及特点34、典型工艺选刀 基于典型工艺刀具应用切削案例选刀基于典型工艺刀具应用切削案例选刀对刀具厂商试刀切削参数和工艺人员的经验切对刀具厂商试刀切削参数和工艺人员的经验切削参数进行收集整理，进行切削试验方案的录入、削参数进行收集整理，进行切削试验方案的录入、试验数据的采集，人工在试验结果数据中确定优化试验数据的采集，人工在试验结果数据中确定优化数据，并选入切削参数优化库。数据，并选入切削参数优化库。3.5 典型工艺选刀典型工艺选刀工艺选刀系统的功能及特点工艺选刀系统的功能及特点31厂商推荐切削参数厂商推荐切削参数2 切削试验、经验参数切

17、削试验、经验参数3刀具优化切削参数刀具优化切削参数4典型工艺切削参数典型工艺切削参数3.6 切削参数管理切削参数管理工艺选刀系统的功能及特点工艺选刀系统的功能及特点33.7 工艺选刀系统与相关系统的集成工艺选刀系统与相关系统的集成工艺选刀系统的功能及特点工艺选刀系统的功能及特点3工艺选刀系统的价值体现工艺选刀系统的价值体现4建立刀具几何参数数据库、切削参数数据库，为建立刀具几何参数数据库、切削参数数据库，为工艺人员编制工工艺人员编制工艺规程提供有力的数据支撑。同时，对典型刀具应用、切削参数艺规程提供有力的数据支撑。同时，对典型刀具应用、切削参数等方面数据的积累、优化工作提供信息化支持工具。等方

18、面数据的积累、优化工作提供信息化支持工具。建立统一的刀具数据库，建立统一的刀具数据库，对分散的数据对分散的数据 进行集中管理与调度进行集中管理与调度，实现企业工艺资实现企业工艺资 源的统一调配和管理源的统一调配和管理，规范企业数字化规范企业数字化 信息，提高资源的网络共享和最优利用。信息，提高资源的网络共享和最优利用。工艺选刀系统的价值体现工艺选刀系统的价值体现4与与 CAPPCAPP、MESMES等系统集成，共享相关数据信息等系统集成，共享相关数据信息; ;实现与工艺、生产实现与工艺、生产管理等信息系统的集成，加强生产制造各环节信息、流程配合，管理等信息系统的集成，加强生产制造各环节信息、流程配合，快速、准确的完成刀具的生产准备工作，缩短刀具准备时间；正快速、准确的完成刀具的生产准备工作，缩短刀具准备时间；正确供刀减少数控机床停机待刀时间，提高数控机床的利用率。确供刀减少数控机床停机待刀时间，