刀具是切削加工过程的重要组成部分。在数控批量加工过程中,刀具不可避免地会发生磨损,影响工件质量,严重时造成刀具损坏甚至机床事故;因此必须及时地对磨损失效刀具进行更换以避免质量损失和安全事故。然而频繁地换刀会增加刀具成本,在批量加工过程中还会造成生产中断,降低生产效率。因此建立合理的刀具更换策略来控制加工过程是非常有必要的。现有的经验换刀法、寿命预测换刀法和监控换刀法分别存在着准确性差,参数估计困难或传感器安装困难、成本高昂等不足。本文结合国家重大科技专项子课题“齿轮加工自动生产线网络化现场管理与智能监控系统”(课题编号:2011ZX04001-041)的需要,在分析批量工件数控加工过程特点的基础上,旨在提出一种能够保证工件加工质量、降低生产成本和提高生产效率的换刀决策方法。本文首先分析了基于刀具寿命预测和基于刀具磨损状态监控的两种主要刀具更换方法的优劣,决定采用刀具磨损状态监控方式来实现换刀决策;然后分析刀具磨损与切削功率、工件质量以及加工进度的关联关系,提出基于进度、功率和工件质量信息集成的批量工件数控加工过程换刀决策方法的总体思路。然后本文针对一般情况下的数控批量加工过程,提出了基于功率和质量信息集成的批量加工换刀决策方法;针对刀具有更换件数经验值的数控批量加工过程,提出基于进度、功率和质量信息集成的批量加工换刀决策方法。并研究了换刀方法中多源信息的获取方法,提出了基于PLC I/O接口的机床加工进度获取方法、基于无线传输的质量信息获取方法和基于HC-33C3功率传感器的主轴切削功率获取方法。其中进度获取方法与机床数控系统类型无关,具有很好的扩展性;质量获取方法能够快速地获取工件数字化质量数据;功率获取方法可以通过输入功率计算出主轴切削功率信息。同时为了有效地识别功率信息状态,本文提出基于支持向量机分类的切削功率信息识别方法。最后,基于上述研究内容,对数控批量加工过程换刀决策方法进行了应用系统开发。本文介绍了应用系统开发原则、系统的体系结构、系统的功能模块、系统所用硬件的通讯过程以及系统中所使用的关键实现技术。该系统已在生产车间进行了试用,展示了良好的应用前景。