切削數(shù)據(jù)庫(kù)研究

　1 切削數(shù)據(jù)庫(kù)的提出

　　切削數(shù)據(jù)是衡量切削技術(shù)水平高低的一個(gè)基本量值。采用合理的切削數(shù)據(jù)，可以充分發(fā)揮切削機(jī)床和切削刀具的功能，尤其對(duì)于各種自動(dòng)化加工機(jī)床、數(shù)控機(jī)床和加工中心來(lái)說(shuō)，自動(dòng)化加工的輔助時(shí)間已大大縮短，這樣，在有效的加工時(shí)間內(nèi)充分利用合理的或優(yōu)化的切削數(shù)據(jù)，對(duì)提高整個(gè)加工系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益更為重要。切削數(shù)據(jù)傳統(tǒng)上通常依據(jù)切削手冊(cè)、生產(chǎn)實(shí)踐資料或切削試驗(yàn)來(lái)確定。切削手冊(cè)上的數(shù)據(jù)來(lái)源最廣泛，條理性一般較強(qiáng)，但針對(duì)性和準(zhǔn)確性較差，通過(guò)查閱切削手冊(cè)來(lái)獲得數(shù)據(jù)，在信息量和方法的先進(jìn)性上都非常不足；生產(chǎn)實(shí)踐資料對(duì)具體應(yīng)用企業(yè)而言，針對(duì)性較強(qiáng)，但數(shù)據(jù)太分散，缺乏規(guī)律性；通過(guò)切削試驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)，最有針對(duì)性，但受試驗(yàn)條件等多方面的限制，數(shù)據(jù)量極為有限，而且試驗(yàn)條件與生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)條件往往差別較大。

　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)在切削加工中的應(yīng)用日益增多，國(guó)內(nèi)外已利用計(jì)算機(jī)來(lái)籌建切削數(shù)據(jù)庫(kù)，將切削加工中需用的數(shù)據(jù)和信息，按一定規(guī)律儲(chǔ)存在計(jì)算機(jī)中，可以根據(jù)需要調(diào)用、打印，也可以隨時(shí)進(jìn)行修改和增刪。切削數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)容應(yīng)包括切削用量推薦值，根據(jù)加工條件，在不同的切削深度-進(jìn)給量組合下，推薦不同壽命刀具下的切削速度，并計(jì)算功率消耗。除此之外，還應(yīng)列入工件與刀具材料的牌號(hào)、成分、性能與機(jī)床的型號(hào)、性能參數(shù)等。由于計(jì)算機(jī)儲(chǔ)存數(shù)據(jù)高度密集，占空間小，便于修改、增刪，所以，凡是切削加工所需的數(shù)據(jù)，甚至切削實(shí)驗(yàn)的曲線圖形及回歸公式(如Taylor公式、切削力經(jīng)驗(yàn)公式等)、數(shù)學(xué)模型等均可儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)庫(kù)中。

表 切削數(shù)據(jù)庫(kù)調(diào)查情況

　　2 國(guó)內(nèi)外切削數(shù)據(jù)庫(kù)的發(fā)展現(xiàn)狀

　　自第一個(gè)切削數(shù)據(jù)庫(kù)誕生以來(lái)，世界各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家大都開發(fā)了各自的金屬切削數(shù)據(jù)庫(kù)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，迄今已有德國(guó)、美國(guó)、瑞典、英國(guó)、日本、挪威、比利時(shí)和匈牙利等12個(gè)國(guó)家建立了30多個(gè)金屬切削數(shù)據(jù)庫(kù)，提供各種形式的信息服務(wù)。對(duì)世界各國(guó)切削數(shù)據(jù)庫(kù)所作的調(diào)查情況(見表)表明，目前切削數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)來(lái)源于實(shí)驗(yàn)室、生產(chǎn)車間及文獻(xiàn)，主要應(yīng)用于車削、銑削、鉆削及磨削。

　　在已建立的切削數(shù)據(jù)庫(kù)中，當(dāng)屬CUTDATA與INFOS最為著名。1964年，美國(guó)金屬切削聯(lián)合研究公司和美國(guó)空軍材料實(shí)驗(yàn)所聯(lián)合建立了美國(guó)空軍加工性數(shù)據(jù)中心(AFMDC)。該中心開發(fā)的CUTDATA切削數(shù)據(jù)庫(kù)，是世界上第一個(gè)金屬切削數(shù)據(jù)庫(kù)，該數(shù)據(jù)庫(kù)包含大量的切削試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并且經(jīng)過(guò)多次更新，比較全面、可靠，可以為3750種以上的工件材料，22種加工方式及12種刀具材料提供切削參數(shù)。德國(guó)1971年建立了切削數(shù)據(jù)情報(bào)中心 (INFOS)。該中心存儲(chǔ)的材料可加工性信息達(dá)二百多萬(wàn)個(gè)單數(shù)據(jù)，成為世界上存儲(chǔ)信息最多、軟件系統(tǒng)最完整和數(shù)據(jù)服務(wù)能力最強(qiáng)的切削數(shù)據(jù)庫(kù)之一。

　　我國(guó)建立的切削數(shù)據(jù)庫(kù)是從20世紀(jì)80年代開始的。目前，國(guó)內(nèi)有成都工具研究所、南京航空航天大學(xué)、北京理工大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)、上海工業(yè)大學(xué)、山東大學(xué)、哈爾濱理工大學(xué)和天津大學(xué)等單位，在切削數(shù)據(jù)庫(kù)方面開展了一些研究工作。

　　成都工具研究所在1987年建成了我國(guó)第一個(gè)試驗(yàn)性車削數(shù)據(jù)庫(kù)TRN10，又于1988年從當(dāng)時(shí)的聯(lián)邦德國(guó)引進(jìn)了INFOS車削數(shù)據(jù)庫(kù)軟件 (在國(guó)內(nèi)運(yùn)行后，被稱為ATRN90)，并加以改進(jìn)，向國(guó)內(nèi)推出其修訂版的ATRN90E。隨后又繼續(xù)開發(fā)并推出了車削數(shù)據(jù)庫(kù)軟件CTRN90V1.0。 CTRN90與原版INFOS比較，它改進(jìn)、擴(kuò)展了系統(tǒng)，增強(qiáng)了功能，增添了中國(guó)數(shù)據(jù)，應(yīng)用了“可加工性材料組——切削材料副”的概念，實(shí)現(xiàn)了軟件的漢語(yǔ)化和英語(yǔ)化。它在漢化的VAX/CVMS操作系統(tǒng)環(huán)境中運(yùn)行，用戶界面為人機(jī)對(duì)話方式，采用多層菜單驅(qū)動(dòng)。軟件本身規(guī)模約為8MB，帶有11個(gè)專用子程序庫(kù)。采用了國(guó)內(nèi)的機(jī)床、刀具和試驗(yàn)數(shù)據(jù)，同時(shí)也包含了部分國(guó)外數(shù)據(jù)。1991年推出了CTRN90V2.0，1992年又推出了CTRN90V3.0。在上述基礎(chǔ)上，1998年開發(fā)了在Windows環(huán)境下運(yùn)行的數(shù)據(jù)庫(kù)軟件。

　　南京航空航天大學(xué)是研究金屬切削數(shù)據(jù)庫(kù)比較早的高校，早在1986年，南航的張幼楨教授就對(duì)建立金屬切削數(shù)據(jù)庫(kù)的若干問(wèn)題進(jìn)行了探討，許洪昌等對(duì)金屬切削數(shù)據(jù)庫(kù)又進(jìn)行了更深一步的研究，近年來(lái)，著重研究切削數(shù)據(jù)的優(yōu)化和專家系統(tǒng)技術(shù)在切削數(shù)據(jù)庫(kù)中的應(yīng)用。1988年，開發(fā)了一個(gè)專用切削數(shù)據(jù)庫(kù)軟件系統(tǒng)NAIMDS，1991年進(jìn)一步開發(fā)了KBMDBS切削數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。

　　北京理工大學(xué)建立了一個(gè)主要面向硬質(zhì)合金刀具材料和涂層刀具生產(chǎn)廠家的切削數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。根據(jù)切削數(shù)據(jù)的不同來(lái)源和特點(diǎn)，將其分為三大類：即濃縮型切削數(shù)據(jù)、離散型切削數(shù)據(jù)和資料型切削數(shù)據(jù)。北京理工大學(xué)對(duì)切削試驗(yàn)曲線在切削數(shù)據(jù)庫(kù)中的存儲(chǔ)與繪制進(jìn)行了研究，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了刀具磨損、刀具壽命、斷屑和切削力等六種試驗(yàn)曲線的存儲(chǔ)和繪制，使金屬切削數(shù)據(jù)庫(kù)在功能上不僅能夠存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，而且也能處理曲線。這對(duì)于豐富切削數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)容，擴(kuò)大切削數(shù)據(jù)庫(kù)的范圍，以及工程數(shù)據(jù)庫(kù)的建立都有積極的意義。

　　除了各國(guó)均建立自己的切削數(shù)據(jù)庫(kù)外，國(guó)際學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)也開展了切削數(shù)據(jù)庫(kù)的研究開發(fā)工作，如于1995年成立的國(guó)際生產(chǎn)工程學(xué)會(huì)(CIRP)切削加工模型研究小組，從事切削加工預(yù)報(bào)模型的研究，為機(jī)械制造業(yè)提供切削參數(shù)，自1998年開始邀請(qǐng)世界著名研究機(jī)構(gòu)加盟其切削數(shù)據(jù)庫(kù)的研究與建立。

　　切削數(shù)據(jù)庫(kù)的建立帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益是非�？捎^的。在CUTDATA建庫(kù)的初期，就為工業(yè)部門節(jié)約了1.6億美元。INFOS可使單件生產(chǎn)時(shí)間下降10%，生產(chǎn)成本下降10%。SWS經(jīng)300多家企業(yè)應(yīng)用，平均每年可節(jié)約工時(shí)15%～40%。據(jù)CIRP對(duì)切削數(shù)據(jù)庫(kù)經(jīng)濟(jì)效益的調(diào)查表明，切削數(shù)據(jù)庫(kù)可使加工成本下降10%以上。

　　3 建立切削數(shù)據(jù)庫(kù)的核心技術(shù)

　　切削數(shù)據(jù)庫(kù)的建立包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)。切削數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括切削數(shù)據(jù)的采集、處理和評(píng)價(jià)，切削數(shù)據(jù)的建立，切削數(shù)據(jù)的優(yōu)化，切削數(shù)據(jù)的輸出和信息服務(wù)等功能。根據(jù)評(píng)價(jià)后切削數(shù)據(jù)的特征，可建立離散型切削數(shù)據(jù)庫(kù)或濃縮型切削數(shù)據(jù)庫(kù)。

　　離散型切削數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)量十分龐大，涉及到切削方式、工件材料、刀具材料及其幾何參數(shù)與結(jié)構(gòu)、切削參數(shù)、切削液和機(jī)床等許多因素，以存儲(chǔ)檢索的方式管理該類數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)庫(kù)概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，首先建立切削數(shù)據(jù)的(實(shí)體—關(guān)系)模型，然后進(jìn)行邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。離散型切削數(shù)據(jù)庫(kù)中與切削數(shù)據(jù)有關(guān)的影響因素一般用代碼表示，切削數(shù)據(jù)庫(kù)里的關(guān)鍵字由影響切削數(shù)據(jù)選擇的各代碼疊加而成。因此，各種切削方式的關(guān)鍵字是不相同的，必須分別建立其相應(yīng)的子庫(kù)，這就是切削數(shù)據(jù)庫(kù)的分庫(kù)技術(shù)。各子庫(kù)既要考慮它能在總控程序下運(yùn)行，又要保證它能獨(dú)立運(yùn)行，它采用模塊式結(jié)構(gòu)建立。數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)部各影響因素的表之間應(yīng)建立參照完整性，父表與子表之間具有約束關(guān)系，對(duì)表進(jìn)行修改(記錄的插入、更新或刪除)時(shí)，計(jì)算機(jī)自動(dòng)對(duì)相應(yīng)的表進(jìn)行操作，免去重復(fù)操作和由此可能引起的錯(cuò)誤。

　　濃縮型切削數(shù)據(jù)庫(kù)用于存儲(chǔ)和管理各種切削數(shù)學(xué)模型的算式及其系數(shù)和指數(shù)、產(chǎn)生這些數(shù)學(xué)模型的切削加工條件等。

　　切削數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用管理程序應(yīng)能滿足切削數(shù)據(jù)的輸入、更新、刪除、檢索和輸出等基本要求。目前，多采用窗口菜單顯示技術(shù)，同時(shí)在程序編制中采用循環(huán)嵌套，使系統(tǒng)具有相當(dāng)?shù)娜蒎e(cuò)和改錯(cuò)功能。為防止切削數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)被其他人員隨便檢索和修改，保證數(shù)據(jù)庫(kù)的安全性，可對(duì)其訪問(wèn)進(jìn)行控制及用戶認(rèn)證，只有輸入正確的用戶名及密碼才可擁有數(shù)據(jù)庫(kù)的使用權(quán)。

　　4 切削數(shù)據(jù)庫(kù)存在的問(wèn)題及發(fā)展方向

　　建立切削數(shù)據(jù)庫(kù)的根本目的是為生產(chǎn)實(shí)際服務(wù)，但已建立的切削數(shù)據(jù)庫(kù)及工藝數(shù)據(jù)庫(kù)，付諸實(shí)用的還不多，分析其原因是多方面的：①企業(yè)對(duì)切削數(shù)據(jù)庫(kù)的重視不夠；②數(shù)據(jù)的信息量還不夠多，且尚未解決與CAPP、CAM等系統(tǒng)的聯(lián)接問(wèn)題；③關(guān)鍵的問(wèn)題是現(xiàn)有切削數(shù)據(jù)庫(kù)本身還存在一些問(wèn)題，首先是切削數(shù)據(jù)的可靠性，由于數(shù)據(jù)的來(lái)源較多，有來(lái)自工廠的數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)室的數(shù)據(jù)，還有來(lái)自各種手冊(cè)上的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)應(yīng)經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的分析、處理和評(píng)估，否則，其應(yīng)用效果必然不佳。同時(shí)，還有計(jì)算機(jī)軟件的問(wèn)題，軟件功能的強(qiáng)弱對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)作用的發(fā)揮至關(guān)重要。為了進(jìn)一步促進(jìn)切削數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用，切削數(shù)據(jù)庫(kù)正在向集成化、智能化、實(shí)用化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。

　　集成化

　　企業(yè)為了方便和準(zhǔn)確地查詢本企業(yè)的制造資源，需要建立制造資源數(shù)據(jù)庫(kù)，它一般包括工藝基本定義和分類、機(jī)床設(shè)備、刀具、工藝裝備、毛坯種類、材料牌號(hào)、材料規(guī)格、工藝規(guī)則庫(kù)、工藝簡(jiǎn)圖庫(kù)、工藝參數(shù)庫(kù)(切削參數(shù)、設(shè)備參數(shù)、工時(shí)定額表)和典型工藝庫(kù)等。切削數(shù)據(jù)庫(kù)與CAPP、CAD/CAM和 CIMS等聯(lián)機(jī)，作為制造數(shù)據(jù)庫(kù)的一部分，為這些自動(dòng)化制造系統(tǒng)提供合理的切削加工數(shù)據(jù)，由切削數(shù)據(jù)中心向加工信息中心乃至生產(chǎn)信息中心發(fā)展，對(duì)加工過(guò)程中的規(guī)律、規(guī)則、數(shù)據(jù)和技術(shù)進(jìn)行采集、評(píng)價(jià)、存儲(chǔ)、處理及應(yīng)用。因此，切削數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)NC機(jī)床、加工中心及CAD、CAM、CAPP、CIMS等而言，是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的提供者，是CAM、CAPP、GT等先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)。沒(méi)有數(shù)據(jù)庫(kù)的支持，就沒(méi)有真正的計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，所以集成化是切削數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

　　意大利比薩大學(xué)開發(fā)的用于選擇刀具的COATS系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了與CAPP系統(tǒng)的聯(lián)結(jié)，其輸入數(shù)據(jù)來(lái)自CAPP的其他子系統(tǒng)。一些計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造軟件開發(fā)商開發(fā)了一些切削數(shù)據(jù)庫(kù)模塊，如UGCAM中包含了一個(gè)功能強(qiáng)大的切削數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)的查詢，可以定義工件材料、刀具材料、刀具尺寸參數(shù)以及切削方法等，并通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)的運(yùn)算，獲得主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度的數(shù)據(jù)。UG CAM數(shù)據(jù)庫(kù)由五個(gè)子庫(kù)組成：工件材料庫(kù)、刀具材料庫(kù)、刀具尺寸參數(shù)庫(kù)、切削方法庫(kù)和切削速度庫(kù)。UGCAM數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。刀具材料分為五類：高速鋼、無(wú)涂層整體硬質(zhì)合金、無(wú)涂層可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金、涂層可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金及涂層高速鋼。切削方法分為四類：立銑、開槽、面銑和側(cè)銑。刀具類型有：立銑刀、面銑刀、T形銑刀、鼓形銑刀、UG5參數(shù)銑刀、UG7參數(shù)銑刀和UG10參數(shù)銑刀。工件材料類型有：碳素鋼、合金鋼、高速鋼、不銹鋼、工具鋼、鋁合金和銅合金。其他CAD/CAM軟件，如Pro/E、MasterCAM、Cimatron等，也都開發(fā)了各自的切削數(shù)據(jù)庫(kù)模塊。

　　智能化

　　傳統(tǒng)開發(fā)的切削數(shù)據(jù)庫(kù)和刀具管理系統(tǒng)所提供的數(shù)據(jù)，大多只是“靜態(tài)”的原始數(shù)據(jù)，比較具體、確定，從根本上來(lái)說(shuō)，只能算作電子手冊(cè)，對(duì)于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的種類繁多的加工方式、性能千變?nèi)f化的工件材料和刀具材料，僅靠“靜態(tài)”數(shù)據(jù)庫(kù)往往難以解決。目前，切削數(shù)據(jù)庫(kù)正朝著智能化方向發(fā)展，利用人工智能的方法來(lái)建立切削數(shù)據(jù)庫(kù)，使其具有“動(dòng)態(tài)”特性。由于數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)不能從存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)中進(jìn)行邏輯推理或作啟發(fā)性判斷，因而存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的價(jià)值得不到充分發(fā)揮，而人工智能的優(yōu)勢(shì)卻可以解決這一難題。把人工智能與切削數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)合起來(lái)，可以解決切削數(shù)據(jù)庫(kù)中一些難以解決的問(wèn)題。智能化是20世紀(jì)80年代以來(lái)切削數(shù)據(jù)庫(kù)研究的重點(diǎn)，也是切削數(shù)據(jù)庫(kù)今后的發(fā)展方向。

　　智能化就是將切削專家的經(jīng)驗(yàn)，切削加工的某些一般規(guī)則與特殊規(guī)律存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行與決策。很多切削技術(shù)及其專家的經(jīng)驗(yàn)很難用嚴(yán)格的數(shù)學(xué)模型表達(dá)，如果將數(shù)據(jù)庫(kù)與人工智能技術(shù)結(jié)合，則是解決這類問(wèn)題的最好方法。

　　專家系統(tǒng)由知識(shí)庫(kù)、推理機(jī)和人機(jī)界面三部分組成，其中最關(guān)鍵的部分是知識(shí)庫(kù)和推理機(jī)。COATS系統(tǒng)的知識(shí)表示采用了產(chǎn)生式規(guī)則。為了避免推理過(guò)程中出現(xiàn)多條規(guī)則同時(shí)滿足的不確定情況，給每條規(guī)則賦予一定的權(quán)重。刀具參數(shù)的選擇主要依靠知識(shí)庫(kù)中的規(guī)則及其權(quán)重，通過(guò)一定的算法運(yùn)算來(lái)得到。 COATS系統(tǒng)大約有300條規(guī)則，用PROLOG語(yǔ)言寫成。賓夕法尼亞州立大學(xué)開發(fā)的切削加工參數(shù)選擇專家系統(tǒng)ESMDS的推理方式為正向推理，系統(tǒng)的開發(fā)語(yǔ)言為FORTRAN77。加拿大溫莎大學(xué)開發(fā)了基于零件特征的機(jī)床和刀具選擇專家系統(tǒng)，該系統(tǒng)用專家系統(tǒng)開發(fā)工具EXSYS開發(fā)，知識(shí)表示采用產(chǎn)生式規(guī)則(共122條)，推理方式為逆向推理。南斯拉夫開發(fā)了產(chǎn)生式規(guī)則和矩陣方法表示知識(shí)的刀具自動(dòng)選擇專家系統(tǒng)。國(guó)家“863”計(jì)劃資助北京理工大學(xué)開發(fā)的CIMS 環(huán)境下的切削數(shù)據(jù)庫(kù)和專家系統(tǒng)(BYJC-CIMS-MDES)，將切削數(shù)據(jù)庫(kù)和專家系統(tǒng)服務(wù)多種功能加以集成，把專家系統(tǒng)中知識(shí)庫(kù)的設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)庫(kù)相結(jié)合，取得了較好的效果。

　　專家系統(tǒng)采用規(guī)則匹配推理，適于容易找到因果關(guān)系的領(lǐng)域，切削加工中的有些現(xiàn)象卻很難用規(guī)律性的知識(shí)和因果關(guān)系來(lái)描述，規(guī)則匹配推理也需解決規(guī)則沖突問(wèn)題。此外，還有利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊算法、基因遺傳算法等，用于切削數(shù)據(jù)的計(jì)算推理，英國(guó)開發(fā)了基于實(shí)例推理的智能磨削參數(shù)選擇系統(tǒng)，山東大學(xué)正在開發(fā)基于實(shí)例推理的刀具材料與切削參數(shù)選擇的高速切削數(shù)據(jù)庫(kù)。

　　根據(jù)人工智能學(xué)說(shuō)，智能系統(tǒng)的智能越高，系統(tǒng)開發(fā)的成本就越大，所以，智能化切削數(shù)據(jù)庫(kù)的開發(fā)研究，應(yīng)充分利用目前智能技術(shù)和信息科學(xué)等領(lǐng)域已有的科研成果，綜合人與計(jì)算機(jī)的各自特點(diǎn)，從而開發(fā)出新型的智能切削數(shù)據(jù)庫(kù)，以滿足企業(yè)對(duì)切削數(shù)據(jù)合理使用的要求。

　　實(shí)用化

　　通用切削數(shù)據(jù)庫(kù)提供針對(duì)不同機(jī)床、不同切削方法、不同刀具材料的切削工藝參數(shù)，能夠根據(jù)不同的加工條件，提供優(yōu)化的刀具角度、切削速度、進(jìn)給量等切削用量和切削液等一系列切削參數(shù)。但是，建立通用切削數(shù)據(jù)庫(kù)是一項(xiàng)巨大的工程，要耗費(fèi)大量的人力、物力和資金。作為一個(gè)公司、一個(gè)行業(yè)范圍來(lái)說(shuō)，它用到的刀具、工件材料是有限的，基本切削數(shù)據(jù)可以通過(guò)資料獲得并經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)。因此，建立一個(gè)公司自己的數(shù)據(jù)庫(kù)是有必要的，并且不會(huì)太困難。

　　許多刀具生產(chǎn)商和研究機(jī)構(gòu)開發(fā)了計(jì)算機(jī)刀具數(shù)據(jù)管理(Tool Data Management，TDM)系統(tǒng)，如德國(guó)Walter公司的TDMeasy軟件，向用戶推薦該公司的各類刀具加工不同工件材料時(shí)的切削參數(shù)。 Walter公司的TDM刀具管理軟件具有縮短計(jì)劃時(shí)間、使調(diào)整時(shí)間和工序間斷時(shí)間降至最低、減少刀具種類、促進(jìn)刀具標(biāo)準(zhǔn)化、減少刀具庫(kù)存，以及對(duì)刀具訂貨進(jìn)行控制的功能等。SandvikCoromant公司開發(fā)的AutoTAS刀具管理軟件，有11個(gè)集成模塊。軟件可為該公司提供3000多種刀具的 CAD模型(幾何尺寸、檢測(cè)、裝配)，可自動(dòng)選擇該公司樣本與電子樣本中的刀具使用，提供各種刀具的庫(kù)存位置、成本、供應(yīng)商、切削性能、刀具壽命及要加工工件的信息。AutoTAS刀具管理軟件還提供刀具庫(kù)存管理、購(gòu)買、統(tǒng)計(jì)分析，報(bào)表，刀具室計(jì)劃與質(zhì)量控制等功能。

　　Kennametal公司也開發(fā)了自己的刀具管理軟件KATMS與ToolBoss。Datos計(jì)算機(jī)公司推出的刀具供應(yīng)軟件收錄有30多種刀具，并提供大量的信息，本身計(jì)算出的或獲取的切削數(shù)據(jù)可以集成在軟件內(nèi)。Mapal公司推出的全球刀具管理系統(tǒng)可為用戶提供正確的刀具品種和數(shù)量，可為用戶建立服務(wù)部，負(fù)責(zé)刀具的重磨、調(diào)整、發(fā)放等業(yè)務(wù)，幫助用戶分析、評(píng)價(jià)加工過(guò)程等。Gunther公司和Seco公司的刀具電子樣本可幫助用戶正確選擇和使用切削刀具。EMUGE FRANKEN公司的刀具電子樣本可計(jì)算和分析加工成本，還可對(duì)多功能刀具(如鉆-銑螺紋刀具)提供編程指南和G代碼的運(yùn)行程序。

　　德國(guó)CIM公司研制了金屬切削刀具的電子信息系統(tǒng)(在CDROM盤上，一般稱為CIMSOURCE)，包括世界17個(gè)主要刀具公司生產(chǎn)的 115000種以上的刀具數(shù)據(jù)。CIMSOURCE系統(tǒng)對(duì)刀具用戶的服務(wù)，包括為刀具用戶提供標(biāo)準(zhǔn)化圖形、優(yōu)化控制刀具業(yè)務(wù)和優(yōu)化組織大批或成批的刀具供應(yīng)。CIMSOURCE系統(tǒng)的電子目錄可幫助用戶了解世界刀具市場(chǎng)推出的品種繁多的產(chǎn)品，并可獲得較深入的信息，以便進(jìn)一步用來(lái)準(zhǔn)備具體的加工工藝過(guò)程。刀具供應(yīng)商采用CIMSOURCE系統(tǒng)，可保證做到：①精確、按時(shí)地將刀具提供給用戶；②因供應(yīng)的刀具是以電子產(chǎn)品形式的，故價(jià)格最佳；③可擴(kuò)大市場(chǎng)和便于用戶進(jìn)入全球性貿(mào)易網(wǎng)絡(luò)。

　　國(guó)內(nèi)許多研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)對(duì)刀具管理系統(tǒng)進(jìn)行了研究開發(fā)，如國(guó)家“863”計(jì)劃資助清華大學(xué)開發(fā)的面向CIMS的計(jì)算機(jī)輔助刀具管理系統(tǒng)，濟(jì)南輕騎發(fā)動(dòng)機(jī)廠開發(fā)的適合自己企業(yè)的計(jì)算機(jī)刀具管理系統(tǒng)等。西北工業(yè)大學(xué)還開發(fā)了14種常用鈦合金的車削數(shù)據(jù)庫(kù)。上海工業(yè)大學(xué)建立了一個(gè)適合石油行業(yè)的車削數(shù)據(jù)庫(kù)。航空工業(yè)部進(jìn)行了航空金屬材料切削數(shù)據(jù)庫(kù)的籌建工作。哈爾濱理工大學(xué)開發(fā)了PCBN 刀具切削數(shù)據(jù)庫(kù)。山東大學(xué)正在籌建高速切削數(shù)據(jù)庫(kù)和陶瓷刀具切削數(shù)據(jù)庫(kù)及模具切削加工數(shù)據(jù)庫(kù)。天津大學(xué)與汽車廠家合作，建立了一個(gè)針對(duì)汽車廠家使用的金屬切削數(shù)據(jù)庫(kù)。上海交通大學(xué)建立了旋轉(zhuǎn)刀具/切削數(shù)據(jù)庫(kù)。

　　網(wǎng)絡(luò)化

　　迅速發(fā)展的Internet技術(shù)，給切削數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用領(lǐng)域帶來(lái)了新的活力，網(wǎng)絡(luò)化強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)交換和資源共享，將是未來(lái)切削數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)發(fā)展的主要趨勢(shì)。

　　目前，世界著名刀具制造公司紛紛開設(shè)了自己的網(wǎng)站，通過(guò)訪問(wèn)這些網(wǎng)站，用戶可以了解該公司的概貌、目前的生產(chǎn)科研情況、新產(chǎn)品目錄、特點(diǎn)、報(bào)價(jià)和出版物等，有的還可以提供切削參數(shù)，有的可以下載軟件，如下載刀具制造的標(biāo)準(zhǔn)程序和刀具選擇軟件，以及刀具CAD圖紙等。如Guhring公司在網(wǎng)上提供免費(fèi)的刀具管理軟件。CIMSOURCE也已納入Internet，并以對(duì)話方式工作，將全世界的用戶聯(lián)系起來(lái)，不斷獲取關(guān)于切削刀具的信息。 CIMSOURCE可幫助解決下列刀具制造和使用問(wèn)題：切削刀具的選擇、切削加工工藝、提供信息網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的訂單、刀具的圖形信息、刀具的生產(chǎn)和刀具的出口數(shù)據(jù)。 

　　切削數(shù)據(jù)庫(kù)在向著集成化、智能化、實(shí)用化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展的同時(shí)，一方面需要進(jìn)行信息模型、數(shù)據(jù)模型、開發(fā)設(shè)計(jì)理論與模式等方面的基礎(chǔ)性研究；另一方面還應(yīng)進(jìn)行切削數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化工作，切削數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化是切削數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)推廣應(yīng)用和穩(wěn)定發(fā)展的保障。

　　5 結(jié)論

　　結(jié)合國(guó)內(nèi)外切削數(shù)據(jù)庫(kù)研究開發(fā)現(xiàn)狀，本文分析了切削數(shù)據(jù)庫(kù)研究及應(yīng)用過(guò)程中存在的問(wèn)題，著重探討了切削數(shù)據(jù)庫(kù)的發(fā)展趨勢(shì)，指出了切削數(shù)據(jù)庫(kù)的未來(lái)研究方向：切削數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)向集成化、智能化、實(shí)用化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展；要開展切削數(shù)據(jù)庫(kù)信息模型、數(shù)據(jù)模型、開發(fā)設(shè)計(jì)理論與模式等方面的基礎(chǔ)性研究；同時(shí)，還應(yīng)進(jìn)行切削數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化工作，切削數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化是切削數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)推廣應(yīng)用和穩(wěn)定發(fā)展的保障