在切削加工過程中，如果刀具發生了嚴重破損，通常會損壞被加工零件，有時甚至還會損壞加工機床。航空零件通常具有復雜的形狀，并采用價值不菲的特殊材料制造，加工這些零件需要耗費大量工時。因此，如果工件報廢，無論在原材料成本上，還是在加工附加值上，都會造成巨大的損失。
在航空制造業，單件小批量加工的情況并不鮮見，因此，損壞一件工件會對生產效益造成很大的損失。由于一個飛行器零件失效可能會導致災難性的后果，因此，在航空制造業，合規控制和降低風險的機制使得對損壞了的工件進行再加工比在其他行業更為復雜。因刀具破損而造成的工件或機床損壞可能會嚴重影響制造商的盈利能力和客戶滿意度。
航空制造業使用的許多專用機床擔負著至關重要的加工任務。由于這些機床成本昂貴，加工準備時間很長，因此它們很可能是制造商的“瓶頸資產”，如果這些機床因刀具破損而被損壞，就會對企業的生產能力造成重大影響。
在切削加工中，有許多原因會導致刀具破損，但還沒有一種解決方案能夠確保100％地檢測出或完全避免刀具破損的發生。專門制定的刀具破損恢復循環程序可以挽救工件和生產損失。鑒于航空制造業的機床、材料成本以及在制品附加值的特點，為了保護企業的投資，制定不同層次的刀具破損預防及檢測策略很有必要。
在航空制造業，工件的價值以及被加工材料的類型要求在大部分切削加工中必須采用質量最好的刀具。但是，即使使用了最好的刀具，如果在加工編程時，對于特定的刀具或工藝采用了不正確的工藝參數，或操作者在刀具安裝或調整過程中出現了失誤，仍然有可能造成刀具破損。
航空零件通常是由鍛件、鑄件、棒材和板材毛坯，以及可加工性普遍較差的材料切削加工而成。材料成分、表面性狀以及切削深度和寬度的各種變化，使得在加工編程時很難準確地確定每一種被加工零件的最優切削參數。
航空發動機零件通常采用耐熱超級合金（HRSA）（如Inconel合金、鎳基合金、Waspaloy合金等）制造。鈦合金也被用于制造許多飛機零件。由于零件用途所需要的材料結構特性各異，這些合金的可加工性普遍較差。鑄件和鍛件的表面通常都粗糙不平。
在加工這些強韌的材料時，會產生很大的切削力和很高的切削溫度。耐熱超級合金材料結構中硬質碳化物具有的磨蝕性以及表面硬化傾向，可能會造成刀具的刻劃磨損。如果在加工中采用了不正確的進給量、切削速度和切削深度，也可能會導致其他刀具失效模式（如月牙洼、熱裂紋、崩刃、積屑瘤和變形），以及造成機床損壞。
因此，航空零件加工的特性可能會造成刀具的不均勻磨損和高應力，這是刀具提前失效的根本原因。不過，通過優化工藝參數，這些問題是完全可以避免的。然而，即使工藝參數正確無誤，在刀具安裝和刀具磨損補償的調整過程中也很容易出錯。測量、計算和數據輸入錯誤是刀具破損和機床損壞的常見原因。
鑒于航空制造業的加工機床和在制品通常具有很高價值，因此，執行不同層次的刀具破損預防措施，對于保護企業投資很有意義。一些可能的解決方案已經得到了很好證明，如聲發射或振動監測技術，以及在刀具安裝和調整過程中使用檢測和對刀測頭消除誤差。數據采集和失效模式及后果分析（FMEA）技術可以提供對刀具失效以及相關機床損壞的根本原因的寶貴洞見。這種分析有助于針對特定的加工任務選擇最有效的加工策略。
磨料磨損是一種理想的刀具失效模式，因為它往往具有可重復性和可預見性（圖1）。當磨損過程平穩而均勻時，一些征兆（如毛刺、表面光潔度或切削噪聲的變化）可以提醒操作者在出現災難性的刀具失效之前采取正確的行動。也可以采用刀具管理系統來提示操作者對刀具進行定期維護。
然而，有許多零件的加工并非采用的是最優切削參數。或許企業的計算機輔助制造（CAM）系統采用的是一臺普通的后處理器，從生產車間反饋回來的優化數據并未可靠地饋入系統；或許某種新型刀具在一次加工中顯示出了令人印象深刻的效果，因而被生產車間所采用，但新的工藝參數尚未編入每一個工件的加工程序中。
刀具制造商通常會為其刀具產品的應用提供免費咨詢服務。他們可以基于特定的刀具技術提出各種不同的加工模式，例如，采用較大的進給量、較快的切削速度和較小的切削深度；或者采用較小的進給量、較慢的切削速度和較大的切削深度。從而獲得令人滿意的加工效果，顯著縮短工件加工時間。但更重要的是，刀具將在刀具制造商推薦的切削參數范圍內使用。
一旦所有的切削參數都被確認，一個電子換刀管理系統可以確保對加工過程的控制，該系統可以同時管理工件加工程序和刀具設置表。
更新刀具的幾何參數和磨損補償量是很容易出錯的一個步驟，有可能引起刀具失效、工件損壞，或許還會危及加工機床。
為了完成一次典型的刀具磨損補償更新，操作者首先要對刀具或工件進行測量。然后，操作者必須分析測量結果的影響，并計算出需要輸入機床數控系統的補償值。計算時，符號常常會混淆，半徑與直徑換算的問題也會使計算復雜化。將補償值輸入數控系統也提供了額外的出錯機會。小數點和符號輸入錯誤相當常見，有時補償值還會被輸入到錯誤的補償位置。
使用檢測和對刀測頭是防止刀具幾何尺寸及磨損補償出現錯誤的一種傳統解決方案，這些測頭在航空制造業已被廣泛應用。
不過，通過利用大多數機床CNC數控系統都具備的高水平宏編程功能，也能解決大多數防錯問題。數控系統可以提示操作者進行測量，并將測量值輸入到數控系統中一個容易記住的補償位置。該參數可以是一個與刀座位置相匹配的補償數字，也可以是一個恒定的補償數字，例如99或999。
工件加工程序宏語言可以執行一系列檢查，防止輸入的數據出錯。它可以檢查預期補償位置的變化情況，確認操作者已將測量值輸入到正確的位置。它可以確保輸入的測量值處于合理的范圍之內。然后，它可以在考慮輸入值、尺寸和公差以及現有補償值的基礎上，計算出正確的補償值。它還可以對考慮了刀具磨損范圍規定的最大合理補償值設置上限。如果一切正常，正確的刀具補償就會自動更新，從而避免了所有的手工計算和數據輸入錯誤。 |
