在机械零件切削加工过程中，刀具的磨损会影响机床的加工精度，严重时还可能造成设备损坏或人员伤亡。适时进行刀具更换是保证零件加工质量、避免设备故障的重要措施。然而，频繁的刀具更换会造成大量生产中断，增加停机时间，影响生产效率；相反，延迟刀具更换时间则可能造成零件废品率增大、设备故障数量增加，造成更多生产损失。这种现象在生产线中表现尤为突出，特别是当生产线缓冲区容量较小时，频繁的刀具更换不仅影响设备自身生产效率，还常常造成生产线其他工位甚至整条生产线出现生产中断。本论文围绕切削刀具的预防性更换决策问题进行研究，旨在建立一种多要素集成的切削刀具预防性更换决策方法。论文首先分析切削速度对刀具使用寿命的影响和刀具使用寿命的不确定性描述方法，利用韦伯分布和泰勒刀具寿命公式建立了一种刀具使用寿命的描述方法，通过实例分析了刀具使用寿命描述方法的特点。然后针对机床刀具的预防性更换决策问题，分别以生产效率最大化和收益最大化为目标建立了两种多要素集成的机床刀具预防性更换决策模型，设计了相应的决策参数优化方法，并分别与基于使用寿命的刀具更换决策方法进行了对比分析。最后以2台机床和5台机床的串行生产线为例，以生产线的产出、生产效率、收益、平均在制品等作为性能指标对两种决策目标、两种机床刀具更换决策方法下生产线的性能进行了对比分析。