機械制造的生產過程涉及到大量的機械加工，尤其是金屬切削加工的產品的尺寸、形狀、位置精度和表面形貌都與刀具有關。刀具的性能、質量和管理直接影響能否成功加工出所需的合格產品，影響加工節奏和生產效率，影響制造成本的控制和降低，影響制造企業的核心競爭力，這在自動化機械加工中表現得更為突出。
(1)數控機床刀具發展和應用的新特點
現代機械加工及其刀具技術近年來發展迅速，高新技術得到廣泛應用。現代機械加工與傳統機械加工在加工工藝、切削方式、刀具結構、刀具材料和表面工程等方面有很大的不同。壹是廣泛使用柔性加工生產線，采用高效高速切削，廣泛使用各種數控加工中心機床。相應的，超硬刀具如CBN(立方氮化硼)、PCD(聚晶金剛石)刀具、新型硬質合金刀具等被廣泛使用。從表面工程和摩擦學技術的最新發展中獲得的各種新塗層被應用到工具表面，並且具有新切削刃和幾何形狀的新工具結構和刀片被不斷地研究和開發。刀具夾緊及其與機床的連接體，如HSK刀架、熱套刀架、液壓刀架等新型刀架，廣泛應用於滿足數控機床和高速加工的需要。為了提高生產效率和減少換刀時間，越來越多的復合刀具被用於汽車零部件的加工，如鉆鏜復合、鉆鉸復合、鉆螺紋加工復合等。結構復雜的展開工具滿足了許多特殊的加工要求，有些工具甚至發展成為機、電、液壹體化裝置，已經遠遠超越了傳統的工具概念。刀具需要維護、預調和測試，刀具壽命需要控制，需要完善的制度和壹系列的管理來保證生產線能夠及時得到足夠的刀具，在加工問題或刀具出現問題時能夠得到快速的反應和支持，從而快速分析和解決問題，使生產正常運行，包括刀具成本在內的制造成本要有足夠的市場競爭力，這些都提出了不同於以往的新要求。
面對機械加工和刀具技術的快速發展，面對數控設備柔性高效生產的挑戰，面對日益激烈的市場競爭和降低制造成本的壓力，刀具管理已成為各行各業日益關註的熱點。
(2)刀具及其管理對生產效率的影響
刀具的性能和質量直接影響到能否順利加工出所需的合格產品，刀具能否滿足高速切削的要求，刀具的壽命有多長，刀具更換的頻率直接影響到生產線的開工率、加工節奏和生產效率，調整或研磨後的刀具能否按時保質提供給生產線，直接影響到生產能否正常進行。流水生產在機械行業應用廣泛，前壹道工序的生產直接影響下壹道工序的生產。為了提高生產效率，降低生產成本，大量使用組合刀具和非標刀具。所以，壹個關鍵的工具，尤其是非標工具，如果不按時供貨，就會造成整個電路停產，就像串聯電路中壹個元件的故障，如果沒有應急措施或快速反應，也可能造成流水線甚至自動流水線停產。
(3)工具使用壽命的定義
刃磨後的刀具從開始切削到磨損量達到磨鈍標準的切削時間稱為刀具使用壽命，用t表示，它是指凈切削時間，不包括用於對刀、測量、快進、退刀的非切削時間。
在達到鈍化標準之前使用切割距離lm也是有用的。定義工具的使用壽命。Lm等於切削速度Vc和刀具使用壽命(時間)t的乘積，即
lm=Vc T (6—3)
需要指出的是，在過去，上面定義的刀具使用壽命稱為刀具耐用度。在過去，刀具使用壽命和刀具耐用度有不同的含義。刀具使用壽命是指新刀具(如焊接車刀或麻花鉆)報廢前的總切削時間，包括多次重磨。所以刀具壽命等於刀具耐用度乘以重磨次數，但按照目前推薦的標準精神，應該叫刀具總壽命。
刀具的使用壽命是非常重要的數據。在相同條件下切削同壹工件材料時，不同刀具材料的切削性能可以用刀具的使用壽命來比較。同壹種刀具材料可以用來切削多種工件材料，工件材料的可加工性可以通過刀具的使用壽命來比較。刀具壽命也可以用來判斷刀具的幾何參數是否合理。工件材料和刀具材料的性能對刀具的使用壽命影響最大。在切削參數中，切削速度是影響刀具使用壽命的最重要因素，其次是進給量和切削深度。此外，刀具幾何參數對刀具使用壽命也有重要影響。
(壹)切削速度與刀具使用壽命的關系
通過實驗方法得到了切削速度與刀具壽命的關系。實驗前，選擇刀具後刀面的磨削標準。為了節省材料和反映刀具在正常工況下的磨損強度，根據IS0的規定:主切削刃中部均勻磨損時，鈍化標準為VB = 0.3mm；磨損不均勻時，取VB max = 0.6 mm [106]。
選擇鈍化標準後，只需改變切割速度(如V=Vc1，Vc2，Vc3，Vc4，…)等。)在固定其他切削條件的情況下，得到各種速度下的刀具磨損曲線(圖6-11)；然後，刀具使用壽命T1，T2，T3，T4，…等。對應每壹個切削速度是根據所選擇的磨削標準VB計算出來的。然後在對數坐標紙上確定(T1，VC 1)；(T2，Vc2)；(T3，Vc3)，(T4，Vc4)；…等位線(圖6-12)。在壹定的切削速度範圍內，這些點基本上呈直線分布。雙對數坐標圖上的這條直線可以用下面的等式表示:
lgVc=-mlgT+lgA
其中m = tgφ，即直線的斜率；a是T=1s(或1min)時縱坐標上直線的截距。m和a都可以從圖中測出。因此，VC和T(或T-VC)之間的關系可以寫成:
Vc=A/Tm (6—4)①
或者
(z = 1/米)(6—5)
(二)。進給量、切削深度與刀具壽命的關系。
根據求VC-T關系的方法，F-T和AP-T關系也可以求出:
f=B/Tn (6—6)
ap=C/Tp (6—7)
其中b和c是系數；
n，p指數。
綜合方程6-4、方程6-6和方程6-7，可以得到刀具壽命的三因素公式:
(6-8a)
或者
(6-8b)
其中CT和CV是與工件材料、刀具材料和其他切削條件相關的系數；
指數XV = m/p，yv = m/n。
對於不同的工件材料和刀具材料，在不同的切削條件下，方程6-8中的系數和指數可以在參考文獻[73]中找到。實際上，方程6-8是刀具壽命或某壹刀具壽命下切削速度的預測方程。例如，當用硬質合金外圓車刀切削σ b = 0.75 GPA (75 kgf/mm2)的碳鋼時，當f > 0.75 mm/r時，經驗公式
從上式可以看出，切削速度對刀具壽命的影響最大，進給量次之，切削深度影響最小。因此，在優化切削參數以提高生產率時，選擇順序應該是:首先盡量選擇較大的切削深度ap，然後根據加工條件和要求選擇允許的最大進給量F，最後在刀具壽命或機床功率允許的情況下選擇最大切削速度Vc。
從上式可以看出，切削速度對刀具壽命的影響最大，進給量次之，切削深度影響最小。因此，在優化切削參數以提高生產率時，選擇順序應該是:首先盡量選擇較大的切削深度ap，然後根據加工條件和要求選擇允許的最大進給量F，最後在刀具壽命或機床功率允許的情況下選擇最大切削速度Vc。
(三)T-VC關系的駝峰
方程6-5表明，T-VC關系的經驗公式只在壹定的切削速度範圍內適用。如果在較寬的切削速度範圍內進行刀具壽命實驗，得到的T-VC曲線往往不是單調的函數關系，而是壹條駝峰形曲線(圖6-13)。在較低的轉速範圍內，當Vc增大時，T不僅不減小，反而增大。當達到壹定速度時，t有壹個最大值。隨著速度繼續增加，T單調減小。對應曲線的下降部分就是泰勒公式的有效速度範圍。同樣，LM-VC關系也有駝峰。
駝峰處的刀具使用壽命最長或切削距離最長。是否可以說這裏的切割速度是“最佳切割速度”？不會，這裏的切削速度低，金屑去除率也低，在生產中往往沒有實用價值。在壹般生產中，通常選擇駝峰右側的切割速度。
(四)、刀具使用壽命的分配
下表面介紹了正常磨損條件下的刀具使用壽命分布。當工件、刀具和切削條件壹定時，刀具的使用壽命不是常數。如果反復進行切削實驗或加工，刀具的使用壽命會在壹定範圍內按壹定規律變化。因為工件和刀具材料的制造質量、微觀組織、機械(力學)性能、幾何參數、磨削質量、機床運動等工藝條件都是隨機變化的。各因素的變化並不能影響刀具的使用壽命，因此刀具的使用壽命也是壹個隨機變量。數理統計研究表明，在壹定切削條件下，刀具壽命的變化規律服從正態分布或對數正態分布[146]。
正態分布的概率密度函數為
其中μ是平均值；
σ-標準差。
對數正態分布的概率密度函數為
(當T & gt0)
其中μ是位置參數，
σ-標度參數。
作者用P10硬質合金刀片車削38CrNi3MoVA調質鋼，取AP = 1mm，F = 0.2mm/r，VC = 150m/min，磨削標準VB = 0.2mm..用60個切割刃重復切割60次。統計不同區間內刀具壽命出現的頻率，繪制刀具壽命分布曲線(圖6-14)。經檢驗，認為服從正態分布。μ=15.284,σ=1.34。
掌握刀具的壽命分布對生產有指導意義。在現代機械加工中，需要科學管理刀具的使用壽命，定期更換刀具，了解刀具使用壽命的分布情況。例如，在圖6-14使用的切削條件下，要求P10刀具滿足刀具使用壽命T≥12mm的概率為
這個概率說明P10刀具可以滿足本工序的加工要求。
在數控加工過程中，刀具的質量和刀具使用過程中的有效管理對加工質量起著至關重要的作用。在汽車制造領域，質量過程控制體系(TS16949質量認證體系)對工裝管理也有非常具體明確的要求。HARDINGE VT2數控立式車床由美國HADRGINE公司生產，其數控系統為FANUC18T系統。介紹了如何利用FANUC18T系統中的刀具壽命管理功能來管理刀具的使用，以保證加工產品的質量。1增加刀具壽命管理功能為了管理刀具壽命，需要數控設備實現刀具使用次數的自動計數。
以上選擇摘自工具管理。
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