数控加工刀具BOM清单管理方案探讨

2017年11月24日 来源：e-works 作者：张世君

关键字：数控加工刀具 BOM

在数控加工工厂，刀具的管理是诸多管理环节中重要的一环，刀具成本在总成本中占有重要的位置。特别是在多品种小批量的工厂，由于没有科学的管理，导致刀具成本高居不下。因此，刀具管理即刀具BOM管理，被企业提上了议事议程。

0引言

编者在20多年的数控加工实践中，从事技术及管理工作，总结了一整套刀具管理方案，可以有效的控制刀具成本，提高生产效率。

建立刀具管理系统的流程节点包括以下6个步骤，如图1，本文将从以下6个方面分别介绍。

图1.建立刀具BOM管理方案流程图

1刀具系统性编码

刀具系统性编码是建立统一的编码工步刀具编码，目的是采取统一的编码，来识别工步及刀具和刀片，制定工艺刀具清单，为刀具准备、配送、寿命管理做好前期准备。

刀具系统性编码（这里包括数控车床刀具及加工中心旋转刀具）可以采取拼音或国际英文简称的方法编制，编制原则如下：

1.1车床刀具编码规则

工步+加工状态+刀杆情况+刀片及编号+刀片材质；

ODR+25+CNMG120408-MS-VP15TF。

表1.车刀编码原则

1.2 数控车工步编码

数控车工步编码包括：外圆车加工、内孔车加工、端面车加工、端面孔方案、数控车孔加工方案刀具钻头、丝锥、U钻、铰刀等按照加工中心旋转刀具编码方案执行。

图2.数控车工步汇总

图3.工步分解图示

图4.工步中英文对照及简码

1.3 加工中心工步刀具编码

加工中心工步较多，可采取：刀具编码进行工步识别的办法（刀具即是工步的标识法），如：FA(FACE MILL)面铣刀即是铣面工步；英文中文结合简码的办法；当然可以采取拼音简码的原则。

加工中心旋转刀具图册如下：

图5.加工中心旋转刀具英文名称

图6.加工中心旋转刀具中文名称

加工中心孔刀具图册如下：

图7.孔加工刀具英文图册

图8.孔加工刀具中文图册

图9.孔加工方案刀具简码及中文对照表

1.4 加工中心工步刀具简码

不同的刀具有不同的编码规则，本节将列举各类刀具编码规则表，可以比照以下表单制定自己公司额编码规则。

表2.加工中心编码规则

图10.面铣刀编码规则

图11.平底铣刀编码规则

图12.方肩铣刀编码规则

根据这些原则，还包括圆鼻刀编码规则、球头铣刀编码规则、钻头编码原则、定点钻编码原则、丝锥编码原则等，因为篇幅有限，在这里不再獒叙。

2 程序编制标准化

程序名称编码标准化即要求:程序名称需要符合规则；程序注释添加工步刀具信息齐全；程序格式符合规范要求；程序刀具注释可以添加节拍时间，可以添加刀具寿命等；切削参数标准化，编制切削参数参考表；各自公司可以根据实际情况编制程序命名规范规则；工序编码可以使用全拼和英文简码都可以；好记容易上手为原则。

程序编制具体的流程为：

1）出台编制规范、名称规范、注释规范等等，举例：名称规范如下表3。

表3.程序名称规范

2）组织培训宣贯学习、练习、达到熟记编码规则的目的。

表4.程序标准化

3）实施程序编制标准化。

3 建立程序编制的EBOM、PBOM

3.1 Mastercam导出EBOM的方法

CAM工程师在软件程序编制时，采取刀具名称的办法，及第二章提及的工步刀具编码，在程序段前面添加工步刀具注释，便于识别程序的工步及刀具，导出清单，建立起了刀具的EBOM、PBOM表单。

当然使用MASTERCAM软件及CIMCO EDIT软件结合都是可以导出刀具清单，MASTERCAM软件导出清单有2种办法：

在程序编制时，在注释栏添加第二章规定的工步刀具编码，生成程序时会自动生成带有注释的工步刀具，再使用CIMCO EDIT软件导出刀具清单即：EBOM、PBOM

使用MASTERCAM软件Setup插件导出刀具清单及工艺列表，可以选择EXCEL 或浏览器文件，便于查看及编辑；具体方法可以参考网络介绍，以后会专门介绍插件的安装及使用，这里不再獒叙。

这里通过抓图，介绍一下Mastercam软件在注释栏里添加工步及刀具的事宜（如图13、14）。

图13.Mastercam X9刀具设置，刀具简码填写处

图14.刀具设置红框内填写刀具注释即刀具简码

3.2 软件生成含有EBOM的G代码加工程序

软件生成含有EBOM的G代码加工程序的步骤为：

1)编制好程序以后（这里不叙述过多的Mastercam软件编程过程）生成H含有EBOM的G代码，命名为：MBA-E-LH-F-01；

2)使用CIMCO EDIT (软件有试用单机版目前市面上都使用单机版本)打开G代码；

3)点击打开MBA-E-LH-F-01程序文件

4)点数控功能MAKE TOOL LIST (提取刀具清单)如图16红色方框所示，点另存为：MBA-B-LH1-F-01-TOOL

MBA-B-LH1-F-01-TOOL文件即是本程序的刀具清单EBOM。

图15. CIMCO Edit v8.0版本所示带有刀具简码注释的程序

3.3 使用Mastercamx9.0插件SetupX 导出工艺清单（PBOM）及刀具列表的方法

Mastercamx9.0刀路编制完毕，模拟检查以后，使用组合键ALT+C 导出SetupSheet (工艺清单) 及 ToolList （刀具清单EBOM）。

刀具EBOM、PBOM作为产品工序加工的使用基础，是产前准备的必备清单。

图16.提取的刀具清单-EBOM

图17.Setup插件导出的工艺列表

4 刀具寿命监控统计

有了刀具EBOM 、PBOM 后，也为刀具MBOM进行寿命监控奠定了基础，可以对刀具寿命进行SPC统计和监控。

通过专业人员（技术员工艺师技师等），对EBOM、PBOM 进行刀具寿命监控统计，并产生MBOM（物料消耗清单）。MBOM是真正意义的刀具物料清单，根据产品生产计划对刀具刀片进行计算，根据计算的结果结合库存情况，制定请购单，要求采购部门进行采购，这是生产需求分析所需要的MBOM清单。

对于企业资源规划环节，在EBOM、PBOM 产生的同时，有技术人员对刀具的寿命统计的定额就是刀具清单对应的产品的MBOM，刀具损耗MBOM，是保证及时准确的生产的物资材料之一，也是必备BOM清单之一。

刀具寿命清单统计表需要根据EBOM、PBOM进行制定，每种刀具需要进行统计监控跟踪，直至统计出合理的寿命为准。寿命有时间统计或加工件数统计两种，推荐依件数为准。

大批量的产品在统计寿命时，特别是汽车配件加工，请依最高标准即在加工产品公差接近上下极限公差时，必须更换刀具，当然修正刀补也是可以的。当关键尺寸，公差较为严格，精度较高时可以强制换刀，更换下来的刀具可以作为粗加工的刀具使用。

图18.刀具使用寿命监控的产品SPC监控图

5 刀具配送的介绍

有了刀具EBOM、PBOM刀具工艺列表，在生产排产机台计划发出时，刀具管理员应及时的对刀具进行准备，做到第一时间送到工位，杜绝准备刀具带来的机内浪费，这也是精益生产的策略之一。

根据MBOM对生产线的刀具刀片发放进行监控，做到发放数量与MBOM对应，一旦有异常，操作工通知技术人员或班长进行技术分析，对毛坯和刀具技术性分析，防患于未然，刀具刀片有质量问题，技术员或刀具管理员可以及时通知供应商进行跟踪。

产生MBOM后，就可以对生产线上的刀具定额进行成本监控，成本分析，成本管控，为降低刀具成本打下基础。

6 刀具寿命管理的方法

6.1刀具寿命监控及产品SPC统计

在大批量汽车配件加工时，需要对产品进行SPC统计，并通过对刀具进行强制更换的方法，保证产品尺寸的过程能力中的CPK，CPK是"Process Capability Index" 的缩写。CPK的中文定义为:制程能力指数，是现代企业用于表示制程能力的指标，即某个工程或制程水准的量化反应，也是工程评估的一类指标。

影响制程水平的主要是刀具寿命即刀具磨损情况，也是影响制程的因素之一，所以必须对刀具寿命进行监控并及时强制更换。

6.2三种监控方法介绍

1）数控系统设置报警法，由机床原厂家技术工程师设置就可以，这里篇幅有限不再獒叙；

2）刀具管理看板法；

3）宏程序执行法。

6.3刀具寿命看板管理法

刀具名称、材质、监控标尺是根据统计好的刀具寿命制作管控看板，在生产过程中对每个刀片记性寿命管理，看板制作如图19所示。

看板由专业技术人员制作，磁性卡K士张贴到机床前面现场进行管控，如图20。

7 结论

通过以上对程序刀具工步进行标准化、规范化，工艺、程序、刀具BOM集成化，刀具寿命的监控等的管理，可以实现MBOM表请购、采购、入库、产前准备流程顺畅，OEE显著提高（降低产前刀具准备导致计划外停机的时间），刀具MBOM数据准确性大大提高，降低刀具库存，以及刀具费用及成本显著下降。