在切削加工过程中，如果刀具发生了严重破损，通常会损坏被加工零件，有时甚至还会损坏加工机床。航空零件通常具有复杂的形状，并采用价值不菲的特殊材料制造，加工这些零件需要耗费大量工时。因此，如果工件报废，无论在原材料成本上，还是在加工附加值上，都会造成巨大的损失。
在航空制造业，单件小批量加工的情况并不鲜见，因此，损坏一件工件会对生产效益造成很大的损失。由于一个飞行器零件失效可能会导致灾难性的后果，因此，在航空制造业，合规控制和降低风险的机制使得对损坏了的工件进行再加工比在其他行业更为复杂。因刀具破损而造成的工件或机床损坏可能会严重影响制造商的盈利能力和客户满意度。
航空制造业使用的许多专用机床担负着至关重要的加工任务。由于这些机床成本昂贵，加工准备时间很长，因此它们很可能是制造商的“瓶颈资产”，如果这些机床因刀具破损而被损坏，就会对企业的生产能力造成重大影响。
在切削加工中，有许多原因会导致刀具破损，但还没有一种解决方案能够确保100％地检测出或完全避免刀具破损的发生。专门制定的刀具破损恢复循环程序可以挽救工件和生产损失。鉴于航空制造业的机床、材料成本以及在制品附加值的特点，为了保护企业的投资，制定不同层次的刀具破损预防及检测策略很有必要。
在航空制造业，工件的价值以及被加工材料的类型要求在大部分切削加工中必须采用质量最好的刀具。但是，即使使用了最好的刀具，如果在加工编程时，对于特定的刀具或工艺采用了不正确的工艺参数，或操作者在刀具安装或调整过程中出现了失误，仍然有可能造成刀具破损。
航空零件通常是由锻件、铸件、棒材和板材毛坯，以及可加工性普遍较差的材料切削加工而成。材料成分、表面性状以及切削深度和宽度的各种变化，使得在加工编程时很难准确地确定每一种被加工零件的最优切削参数。
航空发动机零件通常采用耐热超级合金（HRSA）（如Inconel合金、镍基合金、Waspaloy合金等）制造。钛合金也被用于制造许多飞机零件。由于零件用途所需要的材料结构特性各异，这些合金的可加工性普遍较差。铸件和锻件的表面通常都粗糙不平。
在加工这些强韧的材料时，会产生很大的切削力和很高的切削温度。耐热超级合金材料结构中硬质碳化物具有的磨蚀性以及表面硬化倾向，可能会造成刀具的刻划磨损。如果在加工中采用了不正确的进给量、切削速度和切削深度，也可能会导致其他刀具失效模式（如月牙洼、热裂纹、崩刃、积屑瘤和变形），以及造成机床损坏。
因此，航空零件加工的特性可能会造成刀具的不均匀磨损和高应力，这是刀具提前失效的根本原因。不过，通过优化工艺参数，这些问题是完全可以避免的。然而，即使工艺参数正确无误，在刀具安装和刀具磨损补偿的调整过程中也很容易出错。测量、计算和数据输入错误是刀具破损和机床损坏的常见原因。
鉴于航空制造业的加工机床和在制品通常具有很高价值，因此，执行不同层次的刀具破损预防措施，对于保护企业投资很有意义。一些可能的解决方案已经得到了很好证明，如声发射或振动监测技术，以及在刀具安装和调整过程中使用检测和对刀测头消除误差。数据采集和失效模式及后果分析（FMEA）技术可以提供对刀具失效以及相关机床损坏的根本原因的宝贵洞见。这种分析有助于针对特定的加工任务选择最有效的加工策略。
磨料磨损是一种理想的刀具失效模式，因为它往往具有可重复性和可预见性（图1）。当磨损过程平稳而均匀时，一些征兆（如毛刺、表面光洁度或切削噪声的变化）可以提醒操作者在出现灾难性的刀具失效之前采取正确的行动。也可以采用刀具管理系统来提示操作者对刀具进行定期维护。
然而，有许多零件的加工并非采用的是最优切削参数。或许企业的计算机辅助制造（CAM）系统采用的是一台普通的后处理器，从生产车间反馈回来的优化数据并未可靠地馈入系统；或许某种新型刀具在一次加工中显示出了令人印象深刻的效果，因而被生产车间所采用，但新的工艺参数尚未编入每一个工件的加工程序中。
刀具制造商通常会为其刀具产品的应用提供免费咨询服务。他们可以基于特定的刀具技术提出各种不同的加工模式，例如，采用较大的进给量、较快的切削速度和较小的切削深度；或者采用较小的进给量、较慢的切削速度和较大的切削深度。从而获得令人满意的加工效果，显著缩短工件加工时间。但更重要的是，刀具将在刀具制造商推荐的切削参数范围内使用。
一旦所有的切削参数都被确认，一个电子换刀管理系统可以确保对加工过程的控制，该系统可以同时管理工件加工程序和刀具设置表。
更新刀具的几何参数和磨损补偿量是很容易出错的一个步骤，有可能引起刀具失效、工件损坏，或许还会危及加工机床。
为了完成一次典型的刀具磨损补偿更新，操作者首先要对刀具或工件进行测量。然后，操作者必须分析测量结果的影响，并计算出需要输入机床数控系统的补偿值。计算时，符号常常会混淆，半径与直径换算的问题也会使计算复杂化。将补偿值输入数控系统也提供了额外的出错机会。小数点和符号输入错误相当常见，有时补偿值还会被输入到错误的补偿位置。
使用检测和对刀测头是防止刀具几何尺寸及磨损补偿出现错误的一种传统解决方案，这些测头在航空制造业已被广泛应用。
不过，通过利用大多数机床CNC数控系统都具备的高水平宏编程功能，也能解决大多数防错问题。数控系统可以提示操作者进行测量，并将测量值输入到数控系统中一个容易记住的补偿位置。该参数可以是一个与刀座位置相匹配的补偿数字，也可以是一个恒定的补偿数字，例如99或999。
工件加工程序宏语言可以执行一系列检查，防止输入的数据出错。它可以检查预期补偿位置的变化情况，确认操作者已将测量值输入到正确的位置。它可以确保输入的测量值处于合理的范围之内。然后，它可以在考虑输入值、尺寸和公差以及现有补偿值的基础上，计算出正确的补偿值。它还可以对考虑了刀具磨损范围规定的最大合理补偿值设置上限。如果一切正常，正确的刀具补偿就会自动更新，从而避免了所有的手工计算和数据输入错误。 |
