机加工中，刀具是由机床、刀具和工件组成的切削加工工艺系统中最活跃的因素，刀具的使用直接影响生产效率、机床的使用性能以及产品的质量。充分发挥刀具性能，降低刀具使用成本，是刀具管理的主要内容。在实际生产中，在一条生产线上加工不同型号的缸体，由于产品存在差异性——加工的孔数不一致，导致加工单件工件时，刀具加工总长度存在较大差异，刀具加工性能存在极大的损失。因此，如何自动管理刀具寿命，充分发挥刀具加工性能非常重要。

问题提出  

我公司发动机厂主要生产2.0 L、2.4 LPUMA缸体，设计产能为10.3万件/年，于2008年10月22日正式投产。PUMA车间缸体线OP10工序使用德国进口机床，需加工2.0 L、2.4 L两种产品。其中，2.4 L产品需加工13个孔，总孔深达299 mm ，
2.0 L产品需加工4个孔，总孔深92 mm，2.4 L需加工总孔深约是2.2 L的3倍。机床使用同一把阶梯钻加工，刀具代号T1005，机床给这把阶梯钻设置的刀具寿命为500件。由于混线加工2.4 L与2.0 L工件，因此刀具加工2.0 L工件时，刀具性能存在较大的损失，刀具单台损失0.35元，每年损失刀具成本约14 000元。

改进方案

针对此问题，我们研究了4个改进方案，具体分析如下：

1．方案一

单独申请购买专用刀柄来加工2.0 L产品，因此刀具寿命可以单独管理，设置为2.4 L寿命的3倍（1 500件）。OP10有两款刀具存在类似问题，有2台机床需考虑到备用刀柄可共用的方法，最少要购买4个刀柄，刀柄单价约2 000元，共需投入8 000元，此方案可作为备用方案。

2．方案二

刀具加工2.0 L产品，人工计数，按加工1件计1/3件的比例，根据生产2.0 L产品需求，提前对刀具寿命进行设置。存在的问题是：员工执行不到位；生产线产品需求变化；需要人工去操作，增加劳动强度等。由于该方案可操作性不强，不建议采用。

3．方案三

刀具寿命统一设置为1 500件并优化2.4 L加工程序，使其运行T1005阶梯钻加工程序段时连续走3次（较优化前多走2次），每次20 s加工时间，因此将损失40 s加工时间。OP10工序为该线的瓶颈工序，该方案不采用。

4．方案四

刀具寿命统一设置为1 500件并优化2.4 L加工程序，使其实现在不增加加工时间的情况下，加工1件自动减3件的功能。由于之前无此经验，需花时间研究试验具体可行性方法。此方案为首选方案。

方案验证

缸体OP10工序机床使用西门子系统，通过联系西门子的工程师得知，刀具寿命管理是主程序在运行完所有刀具程序段后再运行子程序FINISH.SPF里的SETPIECE（1）语句段，从而使刀具寿命减1件来实现对刀具寿命监控的自动管理，但他们对我们的生产需求无有效的解决方案。因此，我们大胆做了以下3个试验。

试验条件：刀具加工顺序……T1003→T1002→T1005→ T1004→T1006……

试验目标：T1005加工1件自动减3件，其他刀具自动减1件。

1.试验一

在T1005加工程序段后添加SETPIECE（1）语句段。

试验效果：T1005及其之前的T1003、T1002刀具在运行T1005刀具加工程序段后的SETPIECE（1）后自动减1件；T1005之后的T1004、T1006刀具在运行FINISH.SPF子程序的SETPIECE（1）后自动减1件，试验未达到试验目标。

2.试验二

在T1005加工程序段后添加SETPIECE（3）语句段。

改进效果：T1005及其之前的T1003、T1002刀具在运行T1005刀具加工程序段后的SETPIECE（3）后自动减3件；T1005之后的T1004、T1006刀具在运行FINISH.SPF子程序的SETPIECE（1）后自动减1件，试验未达到试验目标。

3.试验三

在T1005加工程序段后添加SETPIECE（3）语句段；在T1002加工程序段后添加SETPIECE（1）语句段。

改进效果：T1005之前的T1003、T1002刀具在运行T1002刀具加工程序段后的SETPIECE（1）后自动减1件；T1005刀具在运行T1005刀具加工程序段后的SETPIECE（3）后自动减3件；T1004、T1006刀具在运行FINISH.SPF子程序的SETPIECE（1）后自动减1件。试验达到试验目标。

结语

通过组织相关刀具工程师、工艺工程师对以上三个试验过程进行讨论，我们得出如下结论：刀具在西门子程序运行过程中只走1次SETPIECE程序段；试验三的加工程序改进方案可以试验刀具加工1件自动减3件的功能，且不增加任何工时，满足车间的需求。

在方案四中，刀具寿命统一设置为1 500件并优化2.4 L加工程序，即在T1005加工程序段后添加SETPIECE（3）语句段；在T1002加工程序段后添加SETPIECE（1）语句段。

在生产中，不同型号缸体混线生产时，由于产品存在差异性——加工的孔数不一致，导致加工单件工件，刀具加工总长度存在较大差异。这时，通过实施方案四，“0”投入就可有效地降低刀具的使用成本，减少刀具性能损失。