在
金属切削加工中,刀具选择几乎是每一个工艺工程师必须面临的问题。
刀具选择要考虑许多问题,相应地就有许多原则,如效率原则、
加工精度原则、
稳定性原则、经济性原则等等。
首先谈一下效率原则。效率原则其实与其他原则不可分割,尤其是经济性原则。要求效率的主要目的就是保证整个加工的经济性。但效率特别重要,所以把它独立出来,单独讨论一下。
效率原则首先是在保证可接受的加工
精度和可接受的稳定性前提下的效率。没有这个基本条件,效率无从谈起。就像我们希望我们的交通工具(譬如汽车)能够给我们带来更快的速度,但安全是第一位的。一旦有飞机失事后,许多人会慎重考虑是否真的继续选择飞机出行,航空公司也会重新审视已有的安全策略。没有安全,飞机就不会成为首选的交通工具。刀具的选择同样如此。
其次,我们也不会在所有的条件下都强调效率,追求效率有一些约束条件。一个零件加工效率的提高需要与其他零件的效率相适应,一个工序的效率提高更需要与其他工序的效率相适应。如果忽视这些约束条件,一味追求效率,会吃力不讨好。就像上海到北京的火车,现在晚上8点左右发车,第二天早上10点到达。如果能够提前到8点到达,也许最受欢迎;但如果提前到6点,也许受欢迎程度反而下降。因为列车员会在到站前提前一个小时甚至两个小时整理旅客床铺,早上4点或5点起床大部分旅客不会太乐意的。工厂也是如此,尤其在流水线生产条件下更是如此。我们需要解决的是整个流水线中的“瓶颈”工序。只要提高了这个工序的生产能力,就能够提高整条
生产线的生产能力,提高整个产品的生产能力,缩短制造周期,这是许多企业所期望的。而单机或柔性制造系统的需求又不一样。他们所受的约束较少,即与其他工序的相关度较小。由于柔性化,某个零件或某个工序制造周期的缩短常常意味着能够使该
设备投入其他零部件或其他工序的生产,从而创造更多的效益。
在市场竞争日益激烈的今天,企业对工艺工程师的期望已经不是解决简单的工艺问题,而是期望工艺工程师们能对企业有更大的贡献度。如果我们的工艺工程师能从企业全局出发,为企业改进制造流程作出贡献,一定会获得企业主的首肯和赞许。
就国外现代金属加工企业调查的数据,刀具本身在制造成本中所占比例并不是很高,通常在2%~4%之间,高的会到7%左右。但刀具对加工效率的影响却非常巨大。一台几十万美元的设备能否发挥应有的作用,常常取决于一把几美元的刀具。我曾经得到过的一个成本分析实例表明,减少30%的采购价格(指刀具性能没有任何改变)或延长50%的刀具寿命(通常需要依赖刀具制造者的技术进步)都只能降低制造成本1%左右??因为刀具成本只占到制造总成本的4%。但如果加工参数能提高20%,大约可以降低15%的制造成本??虽然如果
切削速度提高20%,刀具成本会提高50%,但因为加工周期缩短,总成本还是有大幅度的下降。
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