数控刀具成本控制与管理分析刀具成本毕业论文

1、毕 业 论 文题目：数控刀具成本控制与管理分析39 / 48数控刀具成本控制与管理分析摘 要近年来，随着国外工业的高速发展，数控机床（CNC）、加工中心（MC）、柔性制造单元（FMC）和柔性制造（FMS）得到日益广泛的应用。那种单一品种、大规模的生产方式和多品种、小规模的生产方式已不再适应市场竞争的需要。高速、高效、高稳定性、低成本的生产成为企业追求的目标。但是数控刀具的切削性能的好坏严重影响产品的加工质量，从而影响到刀具成本。刀具成本也因此成为企业降低成本过程中重点考虑因素。我们必须对刀具整个寿命期影响刀具成本的因素进行分析，并采取有效措施对关键因素进行改善，达到降低刀具成本，完善企业管理的

2、目的。在本课题的研究中，我们结合现代企业成本控制、管理理念对数控刀具管理的重要性进行了分析，应用精益六西格玛思想分析降低数控刀具使用成本。根据产品全寿命周期管理的原理，对数控刀具全寿命周期管理与成本构成进行了分析；利用SIPOC图对工厂使用数控刀具的流程进行了分析；利用因果矩阵图、帕累托图分析法，找出了影响刀具使用成本的关键因素，并对关键因素进行改善分析；利用频数统计分析方法分析刀具报废情况的一致性，以与刀具的寿命统计情况；利用假设检验分析刀具费用是否符合正态分布。最后我们对刀具成本控制和企业刀具一体化管理进行分析。关键词：数控刀具，成本，控制，管理 CNC tool of cost cont

3、rol and managementABSTRACTIn recent years, with the rapid development of industry at home and abroad, CNC machine tools, machining centers, flexible manufacturing cells and flexible manufacturing have had a wide range of applications, so that machinery manufacturers have undergone tremendous changes

4、. That a single species, a large-scale production methods and multi-species, small-scale production is no longer the need to adapt to market competition, high-speed, high efficiency, high stability, low-cost production as a business goal.NC tool cutting-performance of the quality of their products a

5、ffects the quality seriously, thus affecting the cost of the tool. Cost tool to reduce costs, therefore become the focus of the process of consideration. Cost tool to reduce costs, therefore become focus on the process of consideration. We need to throughout the life of the factors that affect the c

6、ost of cutting tools for analysis and take effective measures to improve on the key factors to reduce the tool costs, and improve enterprise management.In the subject study, we combine modern enterprise cost control, management of the importance of NC tool management analysis, ideological analysis o

7、f the application of Lean Six Sigma tool used to reduce the cost of CNC. According to product life cycle management principles, NC tool for life-cycle management and the cost to carry out the analysis; SIPOC Figure of the factory with the use of digital tools to carry out an analysis of the process;

8、 With cause and effect matrix diagram, Pareto chart analysis, the impact of the tool used to identify the key cost factors, And to improve the analysis of key factors. Using frequency statistical analysis method analysis cutting tool abandonment situation uniformity, as well as cutting tool life sta

9、tistics situation; Using supposition examination analysis cutting tool expense whether conforms to the normal distribution. Finally we carry on the analysis to the cutting tool cost control and the enterprise cutting tool integration management.KEY WORDS: CNC cutting tools, cost, control, management

10、目 录1 绪论11.1课题背景11.2数控刀具的分类和选用11.2.1数控刀具的分类11.2.2数控刀具的选用31.3刀具成本控制与管理的重要性31.4精益六西格玛简介41.5课题研究的基本容52 精益六西格码概述与SPSS软件介绍62.1精益六西格码管理的基本理念62.2精益六西格码质量经济观62.3精益六西格玛管理的核心容与其原则72.3.1精益六西格码管理的核心容72.3.2精益六西格码管理原则82.4 精益六西格玛实施102.5 SPSS软件介绍112.5.1 SPSS软件功能介绍112.5.2 SPSS软件操作环境介绍122.5.3 SPSS软件常见功能133 数控刀具使用成本分析1

11、53.1刀具全寿命周期管理153.2数控刀具使用流程分析153.2.1数控刀具的SIPOC模型153.2.2工艺处理子流程163.2.3数控编程子流程173.2.4加工实验子流程183.2.5刀具寿命分析子流程193.3 数控刀具历史数据统计分析203.3.1刀片寿命统计203.3.2 机床操作人员技术水平测试233.4数控刀具使用成本关键因素筛选243.5关键因素改善253.5.1数控刀具失效机理253.5.2关键因素改善283.6本章小结304数控刀具使用成本控制分析314.1控制原则314.1.1全面介入原则314.1.2例外管理原则314.1.3质量稳定的原则314.1.4效益稳定原则

12、314.2数控刀具使用成本控制办法314.2.1事前控制314.2.2事中控制324.2.3事后控制334.3刀具成本控制流程344.4刀具费用统计分析354.5本章小结365刀具一体化管理375.1刀具管理系统的基本要求375.2系统功能分析375.3系统设计385.4本章小结386总结39致40参 考 文 献411 绪论1.1课题背景随着知识经济的到来，整个世界经济的发展趋势已由数量型经济向质量型经济转变，经济全球化、信息网络化的发展使企业面对的国外市场竞争更为激烈，因此，面对日益激烈的市场竞争，企业要生存、发展，就必须采取措施改进现行成本管理的不足，立足战略管理的角度，建立健全成本管理体

13、系。21世纪初，数控技术的不断完善和数控加工的广泛应用，不仅使数控机床的自动诊断和自动编程有了很大发展，而且也出现了各种新型的数控系统，如：小型计算机数控（CNC）、微机数控系统（MNC）、经济型数控（ENC）、自动换刀数控系统（MC）、自适应控制系统（AC）、计算机群控（DNC）、柔性制造系统（FMS）、计算机集成制造系统（CIMS）。企业的生产效率、市场竞争力应此得到加强，但是，对于提倡高速、高效、高稳定性、低成本生产企业来说，不断上升的刀具成本又进一步的削弱了企业的竞争力，使企业丧失发展后劲。因此，如何在满足产品质量的情况下降低数控刀具成本成为企业关注的重要课题！我们必须对数控刀具应用过

14、程、管理方法进行改善，降低数控刀具的使用成本，满足工厂、客户的需求。1.2数控刀具的分类和选用1.2.1数控刀具的分类近年来，快速发展的数控加工工艺技术促进了数控刀具结构基础研究和新产品的研发。数控刀具的分类方法很多：按刀具切削部分的材料可分为高速钢、硬质合金、瓷、立方氮化硼(CBN)和金刚石等刀具;按刀具的结构形式可分为整体式、焊接式、机夹可转位式和涂层刀具(数控机床广泛使用机夹可转位式刀具);按所使用机床的类型和被加工表面特征可分为车刀、铣刀和孔加工刀具等，表1-1就是数控刀具的简要分类。表1-1 数控刀具的分类数控刀具机夹可转位刀具铣刀面铣刀（刀片立装、平装）立铣刀（球头立铣刀、过中心刃

15、键槽、立铣刀）角度铣刀（30度、45度、60度等）成形铣刀（曲面、组合面、螺纹）三面刃铣刀孔加工刀具镗刀（单刃、双刃）钻头（深、浅孔；、外冷却；、外排屑）铰刀（单刃、多刃；深、浅孔；、外冷却；）扩孔刀具复合（组合）孔加工刀具车刀（粗、精；、外圆；球面；螺纹；成形；仿形）拉刀（、外表面；平面；组合式成形）滚（挤）压刀具工具联结模块、接炳整体刀具硬质合金镗刀；丝锥钻头（深、浅孔；、外冷却；阶梯）立铣刀（球头立铣刀、过中心刃键槽、立铣刀）铰刀（单刃、多刃；深、浅孔；、外冷却；）三面刃铣刀（整体、焊接）复合（组合）孔加工刀具、挤压刀具等催速刚钻头（深、浅孔；、外冷却；阶梯）立铣刀（球头立铣刀、过中心刃

16、键槽、立铣刀）三面刃铣刀铰刀（单刃、多刃；深、浅孔；、外冷却；）丝锥；扳牙滚（挤）压刀具滚、插齿轮刀具、拉削刀具超硬材料刀具单晶金刚石车刀（天然、人造）聚晶金刚石车刀、镗刀、铰刀、铣刀（成形、平面、三面刀）聚晶立方氮化硼车刀、镗刀、铰刀、铣刀（成形、平面、三面刀）瓷（氧化铝、氧化硅）车刀、铣刀（机夹可转位）金属瓷（钛基）车刀；铣刀（基夹铣刀、整体立铣刀）CVD;PCVD刀具（机夹硬质合金；高速钢刀具）PVD刀具（机夹硬质合金、金属瓷刀片；整体硬质合金、高速钢刀具；复合孔加工刀具） 1.2.2数控刀具的选用刀具的选用与其使用条件，试件的材料、尺寸，断屑与刀具、刀片的生产供应等许多因素有

17、关。如选用适当不仅能使机床发挥出应有的效率，同时能提高加工质量，降低生产成本。因此必须慎重对待，综合考虑。一般选择原则如下： 为了提高刀具的耐用度和可靠性，应尽量选用各种高性能，高效率，长寿命的刀具材料制成的刀具，如使用各种超硬材料人造聚晶金刚石，金刚石压层刀片，立方氮化硼cNB，cNB硬质合金复合片等，高性能复合瓷，涂层刀具。 应选用机夹可转位刀具的结构。普通车床与带有快换刀夹的数控车床因选用其刀尖位置精度要求较低的可转位刀具，刀尖到侧基面允差和刀尖高度允差为一O.33-0.39mm，刀尖到后基面允差为一2.5-2.9mm。如要求刀具不经过预调使用，如：使用圆盘形或圆锥形刀架，则应选用精密级

18、可转位车刀，刀尖位置精度可达±0.08mmX方向和Y方向，换刀后经过试切补偿修正，可满足一般车削加下精度的要求。 为了集中工序，提高生产率与保证加工精度，应尽可能采用复合刀具。 精加工孔时可采用镗孔或铰孔工艺。由于镗刀结构简单，刃磨和调整方便，因此只要在镗杆刚性足够的条件下，应尽量采用镗刀。尤其是孔径在大于80cm的孔，过小的孔不宜用镗刀加工，不然由于镗杆过细，会引起振动而影响加工精度和表面粗糙度。1.3刀具成本控制与管理的重要性数控刀具的大量应用提高了我们的生产效率与产品质量，满足了客户需求，同时也带来了产品成本的上升。如果我们不能控制产品成本，将削弱企业的赢利能力甚至使企业丧失市

19、场竞争力。机械制造业的生产过程涉与大量的机械加工，特别是金属切削加工所加工产品的尺寸、形状、位置精度、表面形貌等都与刀具有关，刀具的性能、质量与其管理直接影响到能否顺利加工出所需要的合格产品、加工节拍和生产效率。制造成本的控制和降低，关系到制造型企业的核心竞争力。面对机械加工和刀具技术的高速发展，面对现代制造业既要柔性还要高效生产的挑战，面对日益激烈的市场竞争和不断降低制造成本的压力，刀具的成本控制管理成为各制造企业日益关注的热点。刀具费用在总的制造成本中所占比例约为3%-5%。但是基于整个生产活动的成本分析，与刀具采购、供应、管理、使用等流程相关的间接成本远远超过刀具本身的费用，从而造成刀具

20、成本在企业成本中占有相当大的比重。因此，降低刀具成本成为制造企业的一项十分重要的工作。我们必须对刀具的采购、物流、调整、修磨、刀具质量控制、刀具优化等各个环节进行有效管理,达到控制刀具成本的目的。刀具管理水平的高低直接关系到刀具的成本控制，刀具管理既能保证生产线与时得到符合要求的所需刀具，又能使库存刀具数量保持在最低的必要水平上；使得流动资金的占用与其引起的财务费用降到最低；对刀具发生异常损耗与时快速的反应，确保生产正常进行。1.4精益六西格玛简介精益六西格玛是一种管理技术，是对由人、设备材料和信息等要素组成的工作系统进行整合、设计和改进、优化的一门工程学。工作系统决定了精益六西格玛宽广的应用

21、领域。任何工作系统都是人工设计的系统，系统的优化和改进关系到系统效应的发挥和系统的生命力。精益六西格玛所拥有一系列方法和技术都是改进和优化工作系统的利器。精益六西格玛是精益生产与6西格玛管理的结合，其本质是消除浪费。精益6西格玛管理的目的是通过精益生产与6西格玛管理，吸收两种生产模式的优点，弥补单个生产模式的不足，达到更佳的管理效果。精益6西格玛不是精益生产和6西格玛的简单相加，而是二者的互相补充、有机结合。精益的思想起源于上世纪40年代后期。日本丰田汽车公司经理大野耐进一步发展其理念，使工作效率和利润率都得到大幅度提高即以越来越少的投入获得越来越多的产出。六西格玛概念于1986年由摩托罗拉公

22、司的比尔·史密斯提出，旨在生产过程中降低产品与流程的缺陷次数，防止产品变异，提升品质。六西格玛是在九十年代中期从一种全面质量管理方法演变成为一个高度有效的企业流程设计、改善和优化的技术，并提供了一系列同等地适用于设计、生产和服务的新产品开发工具。六西格玛是全世界上追求管理卓越性的企业最为重要的战略举措，并逐步发展成为以顾客为主体来确定企业战略目标和产品开发设计的标尺，追求持续进步的一种管理哲学。精益六西格玛是一种能有效协调各种生产技能、各种资源和各类系统的整合技术。对于追求高速、高效、高稳定性、低成本的企业来说，能否有效的运用精益六西格玛管理理念关系到企业核心竞争力的提高。运用精益六

23、西格玛管理理念可以有效的促进企业的发展，加快企业发展的步伐！而在我国的企业，实际上已面临管理差距或管理落后的严峻挑战，企业必须始终以质量为中心进行经营，才能达此目标，在质量活动中加强现场管理是根本。企业要提高生产力、降低成本，持续挖掘部潜力，树立竞争优势的，就必须将目光投到企业的现场管理中来。精益六西格玛符合这种要求。精益六西格玛容主要广泛：在更短的时间为顾客提供更高质量的服务。改进流程，消除缺陷，减少波动。团队合作以获取最大的产出。以数据和事实驱动管理，所有的决策都以事实和数据为基础。预防性的管理。1.5课题研究的基本容在本课题的研究中，我们主要基于刀具成本控制管理进行系统性、全面性分析，找

24、出影响数控刀具成本的因素，对刀具进行有效管理，降低数控刀具的成本。本课题研究的主要容包括以下几个方面：精益六西格玛概述；刀具全寿命周期管理成本分析；数控刀具成本的主要因素分析；影响数控刀具成本关键因素的改善途径分析；数控刀具成本控制分析；数控刀具的一体化管理；2 精益六西格码概述与SPSS软件介绍2.1精益六西格码管理的基本理念精益思想包括精益生产、精益管理、精益设计和精益供应等一系列思想，其核心是通过“与时适量”、“零库存”、“传票卡”等现场管理手段实现“订货生产”，从而确保产品质量并降低成本。精益思想最初是体现在对产品质量的控制中，即指不追求产品的成本优势和技术领先，而是强调产品的成本与技

25、术的合理匹配、协调。此后，企业界将精益思想逐步引伸、延展到企业经营活动的全过程，即追求企业经营投入和经济产出的最大化、价值最大化。从字面意思来看，“精”体现在质量上，追求“尽善尽美”、“精益求精”；“益”体现在成本上，只有成本低于行业平均成本的企业才能获得收益。因而，精益思想追求的是用户和企业都满意的质量、追求成本与质量的最佳配置、追求产品性能价格的最优比。6是关于测量过程失误的一个统计学概念。达到6，就意味着不能满足顾客需求的可能性只有百万分之三点四，即一百万次中不可超过3.4次失误，接近零缺陷。水平与合格率、百万机会缺陷数(简称DPMO)的关系见表2-1。表2-1 ó水平与合格率

26、、DPMO的关系ó水平合格率（%）DPMO1ó30856900002ó69153080003ó9332668004ó993862105ó999772306ó9999966342.2精益六西格码质量经济观六西格玛质量管理是建立在测量、试验和统计学基础上的现代质量管理方法。六西格玛质量表示的质量特性缺陷率仅为3.4ppm，即在生产或服务过程中每百万次出现缺陷的机会仅为3.4个（次），产品或服务的合格率达到99.9997%。六西格码模式由摩托罗拉公司于1993年率先开发，采取六西格码模式管理后，该公司平均每年提高生产率12.3%，

27、由于质量缺陷造成的费用消耗减少了84%，运作过程中的失误率降低99.7%。可以看出提高到6质量之后，企业的质量水平明显提高，质量成本占总成本的比重明显减少。一个企业要提高企业经济效益有两种方式：一是增加收入（销售额）、利润和市场份额；二是降低经营所需资源的成本。通过实施六西格码改善各个环节，降低质量成本的比重。改进经济效益的结构图如图2-1图2-1 改进经济效益的结构图2.3精益六西格玛管理的核心容与其原则2.3.1精益六西格码管理的核心容精益思想的核心就是（消除浪费）以越来越少的投入较少的人力、较少的设备、较短的时间和较小的场地创造出尽可能多的价值；同时也越来越接近用户，提供他们确实要的东西

28、。精确地定义价值是精益思想关键性的第一步；确定每个产品（或在某些情况下确定每一产品系列）的全部价值流是精益思想的第二步；紧接着就是要使保留下来的、创造价值的各个步骤流动起来，使需要若干天才能办完的订货手续，在几小时办完，使传统的物资生产完成时间由几个月或几周减少到几天或几分钟；随后就要与时跟上不断变化着的顾客需求，因为一旦具备了在用户真正需要的时候就能设计、安排生产和制造出用户真正需要的产品的能力，就意味着可以抛开销售，直接按用户告知的实际要求进行生产，这就是说，可以按用户需要拉动产品，而不是把用户不想要的产品硬推给用户。6管理的核心容包括几个方面：(1)真诚关注顾客。对顾客满意和价值所产生的

29、影响来评价项目成效。(2)以数据和事实驱动管理。一切建立在数据和事实基础上，数据是科学的充分依据，以数据为依据，以事实为准绳，管理就能事半功倍。(3)采取的措施应基于过程。过程是实现目标的必经之路，6管理将过程视为成功的载体，无论是问题的发现、分析和采取的改进措施，都针对过程。(4)预防性的管理。对那些常被忽略的活动养成习惯,制定理想目标并经常评审，设定清楚的优先级，事前预防而非事后补救，询问做事理由而不是因循惯例盲目遵从。切实做到预防性的管理是创造性和有效变革的起点，而绝不会令人厌烦或觉得分析过度。要提倡综合利用工具和方法，以动态的、积极的、预防性的管理风格取代被动的管理习惯。(5)无边界的

30、合作。6管理的实施，加强了上下级和跨部门的团队工作，改进了企业部的协作以与与外方合作，而合作机会增多，也加速了业务的发展。(6)追求完美，容忍失败。不尝试新主意和新方法，企业就无法达到或接近6水平，变革伴随风险，6管理倡导冒险，崇尚完美，但更能容忍在探索复杂世界征途中的失败。2.3.2精益六西格码管理原则精益六西格玛管理的基本原则是：提高顾客满意度和降低资源成本。精意六西格玛质量顾客满意和忠诚最少资源成本图2-2 精益六西格玛原则在任何时候，顾客满意的情况对组织而言都是极为重要的。要提高顾客满意度就需要我们提高顾客满意度价值。顾客满意度的价值，就是对顾客满意度的作用或其影响效果所作的深入分析，

31、本文通过相关文献的梳理，找出影响顾客满意度的因素和提升策略，以对企业的管理实践提供有益参考。满意度价值表现之一就是满意度跟忠诚度之间的联系（见图2-3），这就需要我们提高服务质量，让满意度最终转变为为企业的价值服务。但对顾客有益的不一定会对组织有利，而且企业为实现顾客满意所作的各种努力与以赢利所做的努力之间是断裂的，没有建立任何联系，因而精益六西格玛将注意力同时集中在顾客和企业两面（见图2-4）。品牌形象感知服务质量感知产品质量感知价格感知顾客满意度价值认知忠诚情感忠诚顾客保留率图2-3 满意度与忠诚度的关系图2-4 精益六西格玛原则降低资源成本和风险是精益六西格玛管理的另一原则。在六西格玛管

32、理中常常用到这样的术语质次成本COPQ（Cost of Poor Quality）,它是指由于质量不良而造成的成本损失,或者说是由于我们没有”第一次就把事情做对做好”而额外付出的成本.根据费根堡姆博士的PAF（预防、鉴定和故障）质量模型,质次成本是指不给过程增值的那一部分运行成本。它既包括非符合性成本，又包括符合性成本中不增值的一部分。具体包括部损失成本、外部损失成本、预防成本（不增值部分）、鉴定成本(分析问题部分)。(1)部损失成本。是指产品在送达客户之前发现问题的补救支出，涉与的方面包括废品、返工、库存、维修点、重新设计、运输救援、补救、行动汇报以与因产品或服务不合要求导致的延误。(2)外

33、部损失成本。是指因客户发现问题而由企业承担的补救性支出，包括保修、接待客户投诉、产品更换、产品回收、运费、担保数据分析、客户跟踪调查和区域服务机构。(3)预防成本（不增值部分）。是企业的计划性支出#专门用来确保在产品交付（包括产品的设计、开发、生产与运输）和服务的各个环节不出现失误。具体包括、教育与培训、持续的质量改善工作、质量管理人员投入、流程控制、市场调查、实地检测以与预防性维护。(4)鉴定成本 是指在交付和服务环节上对产品或服务进行检查、监测或评估的支出。这类支出项目包括：进货检查、部产品审核、产品检查、库存清点、质量管理人员薪金、供货商评估与审核报告。我们可以得出这样一个成本模型，如表

34、2-2：表2-2成本模型符合性质量成本（Cost Of Conformity） 预防成本鉴定成本（预先检验预防）非符合性质量成本（Cost Of Nonconformity）鉴定成本（查明故障原因）故障成本（部或外部）精益六西格玛管理，要求降低经营资源成本，就要降低非符合性成本和符合性成本。通过有效的手段，找出不增值的部分，加以改进，从而降低成本和风险。当然，要做到这一点，就必须实施质量成本分析，界定质量改进项目。2.4 精益六西格玛实施应用精益六西格玛方法实现业绩目标，有三个过程也可称为三种载体，分别为6 SIGMA过程（PFSS）、6 SIGMA策划（DFSS）和6 SIGMA组织（OFS

35、S）。精益六西格玛过程（PFSS）着重消除与体系和过程有关的错误和风险，特别是与现行体系或过程的操作直接有关的影响顾客满意度和降低成本的错误和风险。PFSS的目标很简单，即在对体系或过程的操作很关键的使顾客满意和成本最少的价值点上，使百万次机会中出现的不符合不超过3.4个。精益六西格玛策划（DFSS）着重消除与产品、体系或过程的设计有关的多种形式的错误和风险。进一步研究可以发现，DFSS具有两个同等重要并且通常相关的目的。一是降低与设计的功能业绩和物理特性有关的错误和风险；二是降低与设计对整个组织经营的影响有关的错误风险。通过实施DFSS，产品、体系或过程的设计能够达到目标水平，减少波动和不确

36、定性，实现让顾客满意和降低成本的目的，这个过程常用的模式为“DMAIC”，即定义、测量、分析、改善、控制，本文主要采用此模式对工厂数控刀具成本进行研究。精益六西格玛组织（OFSS）是领导职能推进精益六西格玛方法的基础。它的重点在于建立和应用一些展开计划、报告系统和实施过程来支持PFSS和DFSS。OFSS的目标是通过改进组织的经营能力获得最佳经营业绩。精益六西格玛管理从其实施形式来说，应该是管理整个组织经营的战略和战术体系。因此，精益六西格玛管理有能力让顾客和组织同时获得满意。2.5 SPSS软件介绍2.5.1 SPSS软件功能介绍由于难以找到工厂数控刀具成本的相关数据，所以本文的一些数据紧是

37、引用相关文件中一些相关数据进行分析，皆以说明企业应该对刀具成本控制管理全方位的分析。 SPSS是软件英文全称为Statistical Product and Service Solutions，意为“统计产品与服务解决方案”。20世纪60年代末，美国斯坦福大学的3位研究生研制开发了最早的统计分析软件SPSS，同时成立了SPSS公司。迄今SPSS软件已有30余年的成长历史。SPSS使用Windows的窗口方式展示各种管理和分析数据方法的功能，使用对话框展示出各种功能选择项，只要掌握一定的Windows操作技能，粗通统计分析原理，就可以使用该软件为特定的科研工作服务。是非专业统计人员的首选统计软件

38、。在众多用户对国际常用统计软件SAS、BMDP、GLIM、GENSTAT、EPILOG、MiniTab的总体印象分的统计中，其诸项功能均获得最高分。SPSS采用类似EXCEL表格的方式输入(见上图)与管理数据，数据接口较为通用，能方便地从其他数据库中读入数据。其统计过程包括了常用的、较为成熟的统计过程，完全可以满足非统计专业人士的工作需要。对于熟悉老版本编程运行方式的用户，SPSS还特别设计了语法生成窗口，用户只需在菜单中选好各个选项，然后按“粘贴”按钮就可以自动生成标准的SPSS程序。极方便了中、高级用户。Spss软件功能主要包括：(1)样本数据的描述和预处理；(2)假设检验（包括参数检验、

39、非参数检验与其他检验）；(3)方差分析（包括一般的方差分析和多元方差分析）；(4)列联表分析；(5)相关分析；(6)回归分析；(7)聚类分析；(8)判别分析；(9)因子分析；2.5.2 SPSS软件操作环境介绍菜单栏工具条标题栏图2-5 Spaa11.5 for windows主环境图2-6 草稿输出器图2-7 数据编辑窗口SPSS中的草稿输出器用以显示诸如统计报表之类的输出文本；数据编辑窗口是定义变量的值（即数据）和变量(名称、类型等)。2.5.3 SPSS软件常见功能(1)数据管理：在数据窗口中输入和修改数据，从文件中导入数据或将数据以文件形式保存，生成规则数据；(2)操作和计算数据：在数

40、据窗口中对数据列进行操作，包括排序、转置、聚合、拆分、合并、选择、转换；(3)运用数据分析：假设检验、非参数检验、方差分析、回归分析、相关分析、因子分析、聚类分析判断分析、可靠性分析；(4)图形数据：生成、修改图形，同时打印并且用各种格式保存图形；(5)草稿输出器：查看输出文本，并且改变输出文本格式，打印和用各种格式保存。3 数控刀具使用成本分析3.1刀具全寿命周期管理刀具全寿命周期包括投入期、使用期和报废期。刀具全寿命周期管理是指在满足生产制造的需要的前提下，以刀具成本为主线，结合生产经营效益分析，研究刀具整个寿命周期，包括刀具选用与组合、申购、采购、入库、出库、加工使用、回收、刃磨、报废等

41、。刀具全寿命周期管理包含了刀具管理的全部容，其模型如图3-1所示。刀具成本管理投入期使用期报废期刀具采购管理刀具库存管理刀具工艺管理基础数据管理刀具现场管理刀具刃磨管理刀具报废管理图3-1刀具全寿命周期管理模型(l)投入期:在刀具投入期主要进行采购管理。(2)使用期:在刀具使用期主要进行刀具库存管理、刀具使用管理、基础数据管理。(3)报废期:在刀具报废期主要进行刀具刃磨管理和刀具报损管理。从图3-1刀具全寿命周期管理模型可以看出，刀具全寿命周期管理的各个模块之间有着密切的联系:刀具采购管理要以刀具库存管理中的库存信息为依据，同时刀具库存管理要为刀具使用管理供决策依据;刀具基础数据管理是整个刀具

42、全寿命周期管理运行的基础;刀具使用管理驱动刀具刃磨管理和刀具报损管理的运行。3.2数控刀具使用流程分析3.2.1数控刀具的SIPOC模型工厂数控刀具使用SIPOC模型表示。SIPOC模型是一代质量大师戴明提出来的组织系统模型，是一门最有用而且最常用的、用于流程管理和改进的技术；是过程管理和改进的常用技术；是作为识别核心过程的首选方法。SIPOC中的每个字母各代表：Supplier 供应者；Input 输入；Process 流程；Output 输出；Client 客户。对于企业而言，是否能够生产出满足客户需求的产品，关键在于自己硬件设施是否满足生产的需要，也就是要有充分的生产过程能力。加工出来的

43、零件是否满足技术要求，关键在于数控设备的加工精度和数控刀具的切削性能。整个数控刀具成本的统计，企业必须通过零件的加工试验统计得出，图3-2是数控刀具的SIPOC模型。图3-2 是数控刀具的SIPOC模型S（供应商）：企业的生产任务；I（输入）：毛坯、数控设备、数控刀具；P（过程）：含四个子流程，在数控刀具使用之前须经过工艺处理、数控编程、加工试验、刀具寿命统计四个子流程；O（输出）：经过数控加工企业。从上图可以看出，增加刀具寿命可以节约刀具使用成本，数控刀具的节省成本最终受益者是企业。3.2.2工艺处理子流程在工艺处理子流程中，我们首先要对零件图纸进行分析，了解零件的加工工艺要求，从而影响到刀

44、具的选用问题，刀具的使用成本也将会受到影响。因为我们不可能拿一把切削性能非常好的刀具去加工一个本来加工精度就不是要求很高的零件。分析零件技术要求只能间接的影响到刀具使用成本。而划分零件加工工序、编写工艺规程可以直接影响到刀具的走刀次数、刀具数量和类别，刀具的使用成本。由此我们可知工艺处理流程中影响刀具使用成本的主要因素是：划分零件加工工序和工艺规程编制。分析零件的加工技术要求影响不大，而是刀具的选用才是主要因素。图3-4为工艺处理子流程。图3-4工艺处理子流程3.2.3数控编程子流程数控编程过程中包括刀具选择、编辑刀具轨迹、设定切削参数、生成指令代码四个步骤。在分析工艺处理子流程中，我们已经知

45、道刀具选用是刀具使用成本的重要影响因素。编辑刀具轨迹影响到刀具的走刀形式；设定切削参数影响到刀具的进给速度；指令代码的长短主要是影响到加工时间的长短，对刀具成本没有太大的影响。因此在数控编程的过程中对刀具使用成本的影响主要因素有：刀具选用、设定切削参数、编辑刀具轨迹。图3-5数控编程子流程。开始刀具选用编辑刀具轨迹设定切削参数生产指令代码结束图3-5 数控编程子流程3.2.4加工实验子流程加工实验过程中主要是确定加工零件过程中刀片的磨损量。其中装夹找正工件、刀具是主要的影响因素。如果工件装夹好后，对刀过程中出现失误将会直接影响到加工次数、零件的加工质量，从而增加刀具的非符合性成本。检测零件尺寸

46、、检测刀片磨损量也会对刀具的使用成本产生影响。若检查尺寸出现错误，有可能会增加加工次数，尤其是在普通机床上加工。若检测刀片的磨损量出现失误，本来还可以用的刀片也会丢弃。因此，装夹找正工件、对刀，检测零件尺寸，检测刀片磨损量都是影响因素。图3-6是加工试验流程图。图3-6是加工试验流程图3.2.5刀具寿命分析子流程刀具寿命分析过程中，我们所要做的就是收集磨损刀片、统计刀片磨损时间和费用，对刀具使用成本基本上没有影响，图3-7是刀具寿命分析流程图。开始收集磨损刀片统计刀片磨损时间统计零件加工的刀具费用结束图3-7刀具寿命分析流程图3.3 数控刀具历史数据统计分析3.3.1刀片寿命统计表3-1是XX

47、厂的刀具寿命统计情况. 表3-1 XXX零件刀具寿命统计x零件加工刀具统计工 艺大端粗加工精加工镗孔车外圆平端面平端面镗孔车外圆切槽槽底仿形数控刀具镗刀外圆刀外圆刀外圆刀镗刀外圆刀槽刀仿形刀第一次零件/片478105786第二次零件/片58896777第三次零件/片47895876第四次零件/片47895876第五次零件/片4789587工 艺小端粗加工精加工镗孔车外圆平端面平端面镗孔切退刀槽车螺纹车外圆数控刀具镗刀外圆刀外圆刀外圆刀镗刀槽刀螺纹刀外圆刀第一次零件/片46885388第二次零件/片47885487第三次零件/片4898477第四次零件/片47895377第五次零件/片47885

48、388图3-8，图3-9分别是应用频数分析大端槽刀、小端精车螺纹刀的刀片使用的流程稳定分析。从数据中我可以得出样本数据的偏移误差为K=0.245，标准差为ó=0.55.而ó=0.6时，一般过程能力 Cp的取值为1.60才能说明企业的过程能力充分，而当ó=0.6，Cp=1.60时，Cpk<(1-K)*1.60=1.21，企业过程能力很差，需要对刀具的使用进行分析，以降低数控刀具使用成本。图3-8 大端槽刀流程稳定性分析图3-9小端螺纹刀流程稳定性分析3.3.2 机床操作人员技术水平测试表3-2是反应机床操作者判断刀具是否报废与真实情况的对比。表3-2 刀具报废

49、情况与真实情况的对比刀片是否废弃(真值)测量值1测量值2刀片是否废弃（真值）测量值1测量值21是是是11是是否2是是是12是是是3否否否13是是是4是是是14否否否5否否否15是是否6是是是16是是是7否否否17否否否8是是是18是是是9是是是19否否否10否否是20否否否用SPSS软件分析结果如下：测量值1的检验结果：测量值2的检验结果：根据分析结果，对于测量值1，一致性达到100%；对于测量值2，一致性为85%。由此可见，检查刀具的磨损情况对刀具成本的影响程度较小。3.4数控刀具使用成本关键因素筛选从上面的的分析过程中我们已经知道刀具成本的各影响因素的影响程度，表3-3是对数控刀具成本因子

50、进行因果矩阵分析，通过权重打分原则筛选出影响数控刀具成本的关键因素。图3-10用SPSS软件对因果矩阵进行帕累托图分析.表3-3数控刀具使用因果矩阵表因 果 矩 阵 评 分 表总分序 号工序步骤与容输入变量X'S输出变量Y'S降低产品有效加工时间权重系数107511工艺处理分析零件图纸、技术要求99851982划分零件加工工序99421753编制工艺规程99531814选择数控刀具分析零件图纸与工艺规程97211505规划刀具使用方案98681846数控编程编辑刀路轨迹99821957计算程序G代码坐标值65781388确定切削参数99841979数控程序校核458311810

51、零件加工装夹找正零件、对刀678515411检测零件尺寸43458612刀具寿命统计检查刀片磨损情况768415613是否换刀片853213314收集所用刀片11212815对刀具的损坏进行分析21314316刀片寿命统计31315317刀具费用统计211133图3-10 SPSS软件对因果矩阵进行帕累托图分析从图中可以看出分析零件图纸和技术要求、确定切削参数、编辑刀路轨迹、规划刀具使用方案等是影响刀具成本的关键因素。3.5关键因素改善3.5.1数控刀具失效机理刀具磨损是切削加工过程中不可避免的现象，但刀具磨损过快或发生非正常磨损(也称破损)，必然会影响加工质量，增加刀具消耗，使生产效率降低，

52、加工成本提高。因此，通过研究刀具磨损，可制订合理的切削加工方案，提高生产效率和零件加工质量，并有利于降低加工成本。刀具失效的形式(图3-11)可分为正常磨损和非正常磨损两大类：正常磨损是在切削过程中，刀具切削刃、前刀面、后刀面分别与加工表面、切屑和已加工表面接触，在接触区里受切削力和切削热的耦合作用，并发生强烈的摩擦产生的。正常磨损时，刀具的磨损量随切削时间增长而均匀地增加。刀具的先期破坏或使用过程中的剥落、突然崩刃、卷刃或刀片的整个破裂都称之为非正常磨损。图3-11刀具失效形式后刀面磨损(如图3-12所示)可以较准确地进行预报，刀具寿命较易控制，因此也是期望发生的失效形式。切削力增加或切削速

53、度升高引起的切削温度增加均会使后刀面磨损加剧。刀具使用寿命通常用其后刀面磨损带的宽度VB来表示，如图3-13所示。机械磨损引起的剥落既发生在前刀面，也发生在后刀面。发生在前刀面上的剥落区域一般比发生在后刀面上的剥落区域小，如图3-14所示。热扩散也会导致前、后刀面的剥落，如图3-15所示.图3-12后刀面磨损图3-13刀具后刀面磨损的典型曲线 图3-14 机械磨损引起的剥落前刀面剥落     后刀面剥落图3-15热扩散引起的剥落刀具正常磨损包括磨料磨损、 黏结磨损、 扩散磨损、溶解磨损、氧化磨损等。在不同的工件材料、刀具材料和切削条件下，磨损的原因和磨损

54、程度是不同的。对于一定的工件材料与刀具材料组合，切削温度对刀具磨损具有决定性的影响。刀具发生非正常磨损的原因也很多，主要有：(1)刀具材料的韧性或硬度太低； (2)刀具的结构或几何角度不合理，使得切削刃过于脆弱或切削力过大； (3)切削用量选择不合理，使切削力太大或切削温度太高； (4)刀具由于骤热骤冷(如断续切削、冷却液等)产生太大的热应力以致出现裂纹； (4)操作不当等使切削刃受到突然机械或热冲击，以致崩刃、热裂等。3.5.2关键因素改善在现代化的生产系统(如FMS、CIMS等)中，当刀具发生正常和非正常的磨损时，会对整个生产过程和刀具成本的影响是非常大的。初期我就应该对零件图纸和技术要求进行有效分析，规划好刀具使用方案。在刀具使用过程中对刀具状态进行监控，合理的选择切削参数和刀具轨迹可以有效的避免刀具发生非正常磨损。刀具状态监测可分为直接监测和间接监测两种。所谓直接监测，即直接观察刀具状态，确认刀具是否破损。其中最典型的方法是ITV(Industrial Telev