浅析刀具使用寿命报警值

刀具使用寿命报警值的设定，需要考虑多方面的因素，合理设置的报警值，可以保障生产线设备的正常运转，减少因刀具更换而造成的停机损失。

在机加工过程中伴随有控制生产运作过程的众多技术手段，其中，刀具使用寿命报警值就是刀具在正常使用过程中的一种支持手段，报警数值的设定是否合理，可能影响到整个生产过程的正常运行。因此，我们应该充分了解和掌握刀具使用寿命报警值的作用与设定的规则。

报警值数据的作用

刀具使用寿命的报警值通过量化值的提示和目视化的暗灯“黄色灯光闪烁”来提醒生产线操作人员当前该刀具已进入报警数值范围。在复杂的生产过程中，操作人员不可能记住当前使用的刀具的实际加工零件的数量，当达到刀具使用寿命的极限机床自动停机时，此时提醒操作人员更换刀具往往存在诸多弊端，如：操作人员没能及时得到可调换的刀具；最后加工的几个工件的质量已经发生明显变化等。因此，刀具使用寿命报警值的作用有以下几个方面：

1、提醒操作人员刀具已进入调换要求的工作范围

图 1所示，当14003刀具使用的剩余数量达到136时，机床中设定的报警值显示功能就会起作用，从而让操作人员知道这一信息。这种过程一是通过设备暗灯的目视化变化来提示操作人员已有刀具的使用寿命到了需要调换的范围（图2为其暗灯提醒），二是如图3中的14003刀具信息行的底色会变成黄色。

图3  确定的刀具使用寿命值

实际生产中，由于每一把刀具的报警值的大小不一样，有时候出现两把刀具或者三把刀具都在报警范围，此时，操作人员需把操作面板转换到刀具清单界面，从单一刀具的“黄色行”提示掌握目前已经达到报警值的刀具信息。如图3中的14006、14014刀具同时达到了报警值显示的状态。

2、使操作人员了解到生产线旁的备用刀具是否到位

生产线操作人员发现报警提示后，应立即根据操作面板的信息显示了解需要调换的刀具信息，然后检查生产线旁是否有备用刀具，如果没有应立即通知班组长，由班组长联系刀具管理人员将缺少的刀具送至生产线旁，以减少因缺少刀具而造成的停机损失。

3、增加目检频次了解刀具的加工状况

当刀具使用寿命接近报警值时，出现加工质量问题的风险也就越大，此时报警值的提示可以让操作人员增加刀具切削加工中的目检频次来避免不确定因素造成的质量风险出现。

报警值数据的单位

刀具报警值的信息，在设备上有多种显示界面形式，图1是常用刀具信息的一种表现形式。

图中所示数据是从刀具报警值的角度分析得出的，生产线操作人员应该注意的内容是刀具的使用设定寿命数量（6800）、刀具使用的剩余数量（4833）及刀具使用寿命的报警值（136）。刀具在切削加工中的使用寿命报警值有其量化值的单位：刀具设定寿命的剩余加工时间；刀具设定寿命的剩余加工零件数。

1、以加工时间为单位

理论上刀具的使用寿命是指刀具的磨损达到规定标准前的总切削时间（单位min），根据这一定义，刀具使用寿命的报警值应该以刀具能够完成的加工时间为单位，表1所示为设备供应商GROB公司在V6缸盖生产线设备预验收时的刀具使用寿命和刀具使用寿命报警值的设定推荐数值。在实际生产中，这种以加工时间为单位的推荐值存在有应用不便之处：控制系统必须对刀具的单件加工时间和报警值设定的时间进行一次转换，才能得出刀具的剩余加工零件数。因此，这种以时间为单位的刀具使用寿命设定值适用于小批量或者专门的单件切削加工情况下，因为这种情况下切削刀具使用寿命报警值的设定仅仅是提示操作人员要更换刀具。

2、以加工零件数为单位

在汽车动力总成零部件的切削加工过程中，对于操作人员来说，以加工零件数为单位来了解刀具的使用情况比较直观，表2所示为设备供应商GROB公司将V6缸盖生产线OP10~OP40工序的刀具使用寿命报警值和单位从以时间为单位转换成以加工零件件数为单位的另一种表达方式，这种方式不仅给生产线上操作人员的工作带来了便利，同时与其他以件数为单位的量化单位实现了统一。

报警值数据的设定

表1和表2中列出了刀具使用寿命报警值设定的参考数据，但在实际生产过程中，该数值的设定需要遵循一定的规则，主要从以下几个方面来考虑设定数值的范围：

1、刀具使用寿命的定量百分比

刀具使用寿命是根据机床供应商的推荐值和生产过程中的实际应用而得出的经验值。实际生产中，当刀具越接近使用寿命的设定值时，越容易出现问题，因此，在实际生产中，当刀具使用寿命达到设定值的一个定量百分比时，便需要更换刀具。这种几乎到达设定寿命的界限时出现的调换刀具现象，就是在调整刀具前所应重视的加工零件数，即加强对切削刀具的剩余百分数的零件的目检与测量的频次。这种风险现象的出现，可以通过两个方面来解决：重新评估刀具使用寿命；通过报警值选择刀具使用寿命加工件数的2％来控制。

2、刀具管理的支持时间

在汽车动力总成的机加工生产线上通常配备有三套刀具：一套在机床内，一套在生产线旁，一套在刀具管理处。实际生产中由于某些原因容易造成其中一套刀具损坏，此时，周转的刀具只剩下两套，加之刀具管理人员对旧刀具的收回和修正不及时等原因，往往会出现生产线停线的现象。所以在设定刀具的报警值时，应该考虑刀具管理的应急支持时间，即收刀→刀具调整→送刀这三步时间，从而避免影响生产的潜在风险。图3所示中，12号刀具（14014）设定的使用寿命为300件，假如按照2％的使用寿命来设定报警值，那只能够设定为6件。通过对收刀→刀具调整→送刀这三步进行分析，得出刀具管理支持时间大约为3600s，而生产线加工节拍为165s/件，因此，该刀具的报警值从提示操作人员开始到实现正常换刀，其报警值应该设定为：3600s÷165s/件≈22件。

3、刀具的材质与加工的特性

刀具在实际使用的过程中，由于加工的对象不同，使用的刀具材质存在差异性，因此刀具的稳定性也不一样。如，加工铝合金材料的刀具相比加工黑色金属材料的刀具往往具有稳定的刀具使用寿命值；在加工同一材料方面，遇到断续切削与连续切削时，设定的刀具使用寿命报警值的百分比应该保证断续切削高于连续切削。这种不同刀具的加工特性决定了报警值的设定值要高于一般刀具使用寿命的2％。

4、包含性

刀具使用寿命的报警值，是建立在全部满足相关条件的前提下设定的。如图2中的报警值绝大多数是设定使用寿命件数的2％，但是也有大于2％的报警值，这些大于2％的报警值就是通过其他方式方法设定的。如，14014刀具，其按照2％的使用寿命设定只有6件的报警值，而按照刀具的调整和收送时间来设定，该刀具的报警值就是22件了。也就是说，刀具的报警值应该取以各种选择标准来设定的最大值。

结语

刀具使用寿命报警值的设定，是建立在一定的方式方法的基础上，合理设定可以达到比较理想的状态，保证零件的加工质量和提高设备的开动率，所以，合理设定刀具使用寿命报警值也是日常生产运作的需要。