一墩崩、提高切削效率

1. 提高切削速度
   提高切削速度是提高加切削效率的一個(gè)非常有效的途徑。100年以來(lái)赌拒，經(jīng)過(guò)切削專(zhuān)家的不斷努力跳窖，主流刀具材料經(jīng)過(guò)了從高碳鋼、高速鋼昙椭、硬質(zhì)合金喜拥、涂層硬質(zhì)合金刀具等幾個(gè)階段，切削效率得到了極大的提高因饥。以一個(gè)直徑65mm抹欢、長(zhǎng)度1m的鋼件車(chē)削為例，100年以前大約耗時(shí)100分鐘请立，而現(xiàn)在的主流加工方法大約只需要1分鐘脉织。由于加工效率的提到求馋，金屬加工業(yè)者也獲得了及其可觀的經(jīng)濟(jì)效益。筆者1997年與一個(gè)閥門(mén)客戶進(jìn)行過(guò)一個(gè)閥門(mén)法蘭鉆孔的工藝改進(jìn)篙耗。該閥門(mén)客戶原長(zhǎng)期使用高速鋼麻花鉆加工該法蘭上的螺栓孔迫筑，加工效率已經(jīng)成為其產(chǎn)能提高的瓶頸。但他們對(duì)于使用高效率的可轉(zhuǎn)位鉆頭心存疑慮宗弯，因?yàn)榭赊D(zhuǎn)位鉆頭刀體的價(jià)格比他們正在使用的高速鋼鉆頭高十多倍脯燃，況且高速鋼鉆頭的可刃磨次數(shù)不少，使用可轉(zhuǎn)位鉆頭的經(jīng)濟(jì)型也許不太理想蒙保。筆者與他們一起進(jìn)行了一系列的試驗(yàn)和分析辕棚，最后表明由于切削效率的提高，加工工時(shí)大大減少邓厕，分?jǐn)傇诿總€(gè)工件上的成本大大下降逝嚎，刀具的消耗費(fèi)用也有減少，在他們一個(gè)工作日上因此節(jié)約的加工成本就足以支付采購(gòu)可轉(zhuǎn)位鉆頭刀體所需要的費(fèi)用详恼。
   硬質(zhì)合金基材和涂層技術(shù)的發(fā)展补君，為提高加工效率，降低制造成本提供了技術(shù)保障昧互。肯納金屬提供的一份資料表明挽铁，在切削鋼件時(shí)采用其KC9110材質(zhì)將有可能對(duì)加工效率極有幫助：KC9110那中溫CVD和普通CVD組成的鍍層總厚度達(dá)到24μm，從而可以大幅度提高切削速度乐慌；鈷加強(qiáng)的硬質(zhì)合金基材又對(duì)刀具韌性進(jìn)行了增強(qiáng)妈唯，從而提高了進(jìn)給率：在美國(guó)某企業(yè)的加工實(shí)際中泣幼，由于切削速度和進(jìn)給速度的同步提高飘含，該工序的加工費(fèi)用由原來(lái)的近3.7萬(wàn)美元銳減到不足0.9萬(wàn)美元，下降幅度超過(guò)75%几垃。
   必須指出鼓笨，在常規(guī)的切削速度范圍內(nèi)，提高切削速度通常意味著刀具消耗的增加劈狼。如果其它條件不作變化锰胀，提高20%的切削速度可能意味著刀具消耗費(fèi)用會(huì)增加約50%。但是由于刀具費(fèi)用通常只占加工成本的2%～4%艺崔，該成本的增加對(duì)于總成本影響極其有限涣疑。但由于加工效率的提高，分?jǐn)偟焦ぜ系臋C(jī)床成本藕壹、廠房成本诞嗦、勞動(dòng)力成本、管理費(fèi)用成本都會(huì)下降椿访，總的制造成本不但不會(huì)因刀具費(fèi)用的增加而增加乌企，反而會(huì)加工效率的提高而降低虑润。山特維克可樂(lè)滿的資料說(shuō)，如果我們減低30%的刀具費(fèi)用加酵，我們可以降低1%的成本拳喻；如果我們延長(zhǎng)50%的刀具壽命，我們也可以降低1%的成本猪腕；但如果我們提高20%的加工效率冗澈，我們可能降低15%的成本。
2. 提高進(jìn)給率
   上面我們看到陋葡，提高切削速度可以提高加工效率渗柿，可以降低制造成本，但其刀具本身的費(fèi)用增加不少脖岛。那么朵栖，是否存在既可以提高加工效率，又可以在降低制造總成本的同時(shí)柴梆，也降低刀具本身的費(fèi)用呢陨溅？我們的初步答案之一是采用修光刃技術(shù)進(jìn)行大進(jìn)給加工。
   銑削的大進(jìn)給已經(jīng)存在很長(zhǎng)時(shí)間了沸根，而車(chē)削類(lèi)型的大進(jìn)給則是近幾年來(lái)國(guó)際上技術(shù)領(lǐng)先的那些刀具供應(yīng)商都在大力推廣的一種新型技術(shù)健十。這種技術(shù)被普遍稱(chēng)為“Wiper”技術(shù)，使用這種技術(shù)能在維持原有生產(chǎn)節(jié)拍的條件下大幅度降低工件表面粗糙度的數(shù)值瘟百，提高表面質(zhì)量织娶；也可以在保持原來(lái)工件質(zhì)量的前提下大大減少加工時(shí)間，提高加工效率掺变。圖1是由肯納金屬提供的一個(gè)圖表掐赠，紅色代表R0.8普通刀片所能達(dá)到的表面粗糙度，藍(lán)色代表使用Wiper刀片(MW槽形)所能的表面粗糙度帆骗∨磁龋可以看出，如果使用f＝0.63相同的進(jìn)給率的席，普通R0.8刀片加工的工件表面粗糙度約16?m捧擂，而Wiper刀片加工的工件表面粗糙度僅2.5?m如果用普通R0.8刀片要達(dá)到2.5?m的工件表面粗糙度則需要將進(jìn)給減少到約f＝0.22。
   目前國(guó)際上正在推行的所謂“高性能加工”則是銑削上使用大進(jìn)給的典型代表赁至。不少?lài)?guó)際著名的刀具廠商都提供這樣的刀具艾遗。這類(lèi)刀具普遍采用小的主偏角以降低徑向切削力對(duì)刀具變形的影響，從而可以將非常大的進(jìn)給用于實(shí)際加工瓣俯，提高切削效率杰标。

   
   圖1

   
   

   (a)	(b)
   圖2

   提高進(jìn)給的另一個(gè)常用方法是通過(guò)使用更多齒數(shù)的刀具來(lái)提高進(jìn)給速度。刀片的進(jìn)給率常常受刀片厚度的影響或表面質(zhì)量的要求而局限在某一個(gè)范圍內(nèi)，而采用密齒刀具或其它更多齒數(shù)的方法就可以在不改變切削速度和進(jìn)給率的前提下提高進(jìn)給速度在旱。圖2是兩種多齒擴(kuò)孔刀具摇零，(a)是山特維克可樂(lè)滿的三齒擴(kuò)孔刀具，它對(duì)于常見(jiàn)的兩齒可調(diào)擴(kuò)孔刀具而言可以增加50%的進(jìn)給速度桶蝎；(b)是肯納金屬用于汽車(chē)缸體加工的一把不可調(diào)節(jié)的擴(kuò)孔刀具驻仅，它的齒數(shù)高達(dá)7個(gè)，加工效率是常見(jiàn)的兩齒擴(kuò)孔刀具的350%登渣。
3. 大切深加工
   大切深的加工對(duì)于提高加工效率同樣是非常有效的噪服。在加工余量比較大的場(chǎng)合，運(yùn)用大切深加工可以有效減少走刀次數(shù)胜茧，從而提高金屬切除率粘优。但大切深常常帶來(lái)大的切削功率需求，這一點(diǎn)我們?cè)趹?yīng)用時(shí)要注意機(jī)床和工藝系統(tǒng)的其它部分能否滿足其功率需求呻顽。同時(shí)去谈，大切深加工對(duì)刀具結(jié)構(gòu)也有一定要求，如單面負(fù)型刀片要優(yōu)于雙面負(fù)型刀片喇纬，立裝刀片要優(yōu)于臥裝刀片等等费罚，具體請(qǐng)向?qū)I(yè)刀具技術(shù)人員咨詢。

二凯书、減少非加工時(shí)間

1. 減少加工工序
   有些時(shí)候使用合理的技術(shù)可以較少加工工序篙萧。如肯納金屬的SE鉆頭轩鸭，鉆孔的圓柱度比普通鉆頭提高很多陋住，在一些場(chǎng)合可以免去擴(kuò)孔工序；又如硬模具直接銑削墨闲，可以大大減少加工工序今妄，縮短模具制造周期。
2. 減少換刀時(shí)間
   減少換刀時(shí)間和換刀后的調(diào)整鸳碧、試切時(shí)間盾鳞，也會(huì)對(duì)減少非加工時(shí)間有幫助。如普通的數(shù)控車(chē)床在小批輪番生產(chǎn)時(shí)更換工件后需要重新對(duì)刀，而采用可樂(lè)滿的Capto或肯納的KM系統(tǒng)就能保證以后重新生產(chǎn)時(shí)不需要重新對(duì)刀腾仅、設(shè)置刀長(zhǎng)和偏置乒裆，可以減少換刀時(shí)間⊥评肯納以數(shù)控車(chē)床每班平均需要換5把刀鹤耍、工人一般3班倒、每周工作5天验辞、每年工作46周稿黄、每小時(shí)工時(shí)費(fèi)用為60美元為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算，普通的換刀時(shí)間需要5分鐘跌造，而肯納的KM換刀時(shí)間只需要半分鐘睡谒，每年節(jié)約的費(fèi)用可以達(dá)到15,525美元。
   

   圖3

3. 減少換刀次數(shù)
   刀具廠商開(kāi)發(fā)了一些具有多種功能的刀具尾丑，以應(yīng)付不同的加工需要榆墅。如伊斯卡、山高熔淘、肯納带悼、瓦爾特等提供的八角刀片銑刀，能完成各種平面韧仓、倒角鞭畜、圓周插補(bǔ)、型腔粗銑等的加工臊链；肯納的A4車(chē)刀和伊斯卡的霸王刀楚瘾，在車(chē)床上能完成雙向的車(chē)削、方形侄掠、臺(tái)階等復(fù)雜的加工任務(wù)碧农。
4. 復(fù)合加工
   復(fù)合加工是指將多道工序集中加工，如鉆孔/擴(kuò)孔/倒角/锪平面常常被復(fù)合钻哩，鉆孔/倒角/銑螺紋近來(lái)也多有復(fù)合屹堰。圖3就是肯納的一種鉆孔/倒角/銑螺紋復(fù)合刀具。
5. 減少工件裝夾時(shí)間
   通過(guò)合適的裝夾技術(shù)減少工件的裝夾時(shí)間也是減少非加工時(shí)間的一種方式街氢。如近來(lái)一些機(jī)床廠商提供的車(chē)銑復(fù)合加工機(jī)床扯键、雄克等提供的快速裝夾技術(shù)，都可以有效減少工件的裝夾次數(shù)和裝夾時(shí)間珊肃，從而提高加工效率荣刑。