切削理念的三次進(jìn)步
盡管中國(guó)已經(jīng)成為世界加工廠敏弃,但作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)的制造業(yè)笛辟,其勞動(dòng)生產(chǎn)率與美、歐宫患、日等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)相比還有很大的差距刊懈,僅為其1/20左右。刀具和切削技術(shù)落后是機(jī)械制造業(yè)勞動(dòng)生產(chǎn)率低下的重要原因之一娃闲。為了把我國(guó)從制造大國(guó)變成制造強(qiáng)國(guó)虚汛,中國(guó)刀協(xié)從中國(guó)切削工作者的歷史責(zé)任的高度提出了“發(fā)展切削技術(shù)、建設(shè)制造強(qiáng)國(guó)”的宏偉目標(biāo)逛徽。并從2005年起在團(tuán)體會(huì)員單位開(kāi)展“中國(guó)刀協(xié)20工程”活動(dòng)珊辛,即要求會(huì)員單位通過(guò)對(duì)切削應(yīng)用技術(shù)的培訓(xùn)和先進(jìn)刀具的推廣,用2年左右的時(shí)間率先實(shí)現(xiàn)提高切削效率20%的目標(biāo)穗免。這個(gè)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)障渡,需要各界的共同努力,為此趋臼,我們也必須清醒地認(rèn)識(shí)到切削理念的三次進(jìn)步篙袄。
加大刀具投入
當(dāng)前切削刀具及相關(guān)技術(shù)的發(fā)展日新月異,近年來(lái)在數(shù)控技術(shù)和刀具技術(shù)的共同推動(dòng)下,切削加工進(jìn)入了高速切削的階段簿翔。近年來(lái)刀具材料和涂層技術(shù)有了很大的發(fā)展接骄,如PCD、CBN超硬刀具和陶瓷刀具的使用范圍不斷擴(kuò)大牺会,作為當(dāng)前高速切削主力軍的涂層硬質(zhì)合金刀具的切削性能大幅提高等锈犯。近20年來(lái)切削速度提高了5~10倍,生產(chǎn)效率提高了50%~100%道葬。高速切削有一個(gè)特點(diǎn)邓星,就是當(dāng)切削速度上升到一定程度時(shí),由于材料軟化等原因隨著切削速度的增加切削力反而下降应结,同時(shí)由于切屑帶走了大部分熱量甚至工件的溫升也會(huì)減小。不過(guò)受刀具材料性能限制,后一現(xiàn)象目前只在用PCD刀具加工鋁合金和軟質(zhì)材料中才能觀察到泉唁。高速切削還適用于硬切削鹅龄、干切削和重切削,是提高切削效率的有效手段亭畜。
現(xiàn)代加工中刀具費(fèi)用一般只占制造成本的3%~4%扮休,但它對(duì)總制造成本的影響卻要大得多。計(jì)劃經(jīng)濟(jì)時(shí)代,機(jī)械加工企業(yè)從控制加工成本出發(fā),制訂刀具消耗定額拴鸵、進(jìn)行成本控制玷坠,我們也曾提到有些企業(yè)高效率的進(jìn)口設(shè)備使用低性能的焊接刀具,不能發(fā)揮設(shè)備性能反而造成更大浪費(fèi)的事實(shí)劲藐。有人計(jì)算過(guò)生產(chǎn)效率提高20%會(huì)使制造成本降低15%“吮ぃ現(xiàn)在多數(shù)企業(yè)都算過(guò)這筆賬來(lái)了,加大刀具投入,用高速切削提高生產(chǎn)效率以降低總生產(chǎn)成本兄渺,是切削理念的一次進(jìn)步缝龄。
創(chuàng)新刀具結(jié)構(gòu)
先進(jìn)刀具有三大技術(shù)基礎(chǔ):材料、涂層和結(jié)構(gòu)創(chuàng)新寝典。高速切削刀具主要依賴的是刀具材料和涂層技術(shù)的進(jìn)步林没。高速切削可提高切削效率但不是惟一的手段。刀具的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新也是提高切削效率的有效手段缅坯。例如Iscar公司的大走刀量銑刀每齒走刀量達(dá)到3.5mm婶苦,Seco公司的復(fù)合孔加工刀具一次走刀就能完成鉆、鏜孔和端面倒角等怠播。曲軸加工的工藝進(jìn)步更具有說(shuō)服力吴位,曲軸車?yán)兜陌l(fā)明使曲軸加工效率提高了10倍。現(xiàn)在又出現(xiàn)了效率更高的曲軸高速銑刀搀薛,一次走刀就可完成7個(gè)主軸頸的加工昔主。東風(fēng)汽車公司量刃具廠已經(jīng)成功地為國(guó)內(nèi)汽車廠開(kāi)發(fā)了曲軸車?yán)逗透咚巽姷恫⒊晒τ糜谏a(chǎn)。上世紀(jì)八九十年代成都工具研究所在涂層稻填、材料等單項(xiàng)技術(shù)都不占優(yōu)勢(shì)的情況下字钓,憑借自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的刀具設(shè)計(jì)和工藝技術(shù),加上涂層恰壁、材料和刀具結(jié)構(gòu)創(chuàng)新技術(shù)的綜合運(yùn)用姊象,在高強(qiáng)度石油管螺紋刀具上實(shí)現(xiàn)了對(duì)國(guó)外知名企業(yè)的一次成功超越。還有許多例子都說(shuō)明刀具結(jié)構(gòu)創(chuàng)新往往更能有效地提高切削效率晓褪。要提高切削效率不能只盯著用最好的(也常常是最貴的)刀具來(lái)進(jìn)行高速切削堵漱。在目前我們刀具材料和涂層技術(shù)與國(guó)外還有較大差距的情況下,注重刀具的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新往往是提高切削效率的更有效和更可行的手段涣仿。采用包括高速切削和刀具結(jié)構(gòu)創(chuàng)新在內(nèi)的各種手段實(shí)現(xiàn)高效切削勤庐,是切削理念的又一次進(jìn)步。
優(yōu)化加工過(guò)程
運(yùn)用先進(jìn)刀具提高切削效率后又常常凸顯出兩類新問(wèn)題:一是切削效率提高的效果被大量的非切削時(shí)間所沖淡好港,二是在加工設(shè)備不太先進(jìn)的情況下先進(jìn)刀具的費(fèi)用不堪重負(fù)愉镰。日本MARZAK公司稱他們的加工中心只有30%的時(shí)間在為公司創(chuàng)造效益。東方汽輪機(jī)廠進(jìn)口的瑞士加工中心钧汹,其自動(dòng)紀(jì)錄的切削時(shí)間也只有30%左右丈探。切削技術(shù)在不斷發(fā)展,人們的認(rèn)識(shí)在不斷深化:在提高加工效率的努力中只靠高性能的刀具是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的拔莱,通過(guò)切削應(yīng)用技術(shù)提高切削生產(chǎn)效率的潛力還很大碗降。
前面說(shuō)過(guò)要進(jìn)一步提高切削加工效率只靠先進(jìn)刀具是不夠的。我們還應(yīng)該掌握和運(yùn)用與切削過(guò)程相關(guān)的技術(shù)塘秦,全面提高生產(chǎn)效率讼渊。進(jìn)行刀具結(jié)構(gòu)創(chuàng)新劲吐,改善刀具使用條件,合理選用刀具材料和涂層宝猩;另外螃妨,工藝方式的改革,還有管理手段和相關(guān)技術(shù)孙远,他們同樣是提高生產(chǎn)效率的有效手段耐叽。說(shuō)得更明確一點(diǎn)就是不要只盯著用最好的刀具這一條道,當(dāng)前更要重視切削應(yīng)用技術(shù)友熟,向70%的時(shí)間要效率录抖。
今年5月在廈門舉行的2005中國(guó)刀協(xié)工作會(huì)議上,東方汽輪機(jī)廠介紹了綜合運(yùn)用切削應(yīng)用技術(shù)全面提高切削加工效率的經(jīng)驗(yàn)栓占。近年該企業(yè)努力推廣先進(jìn)刀具两候,僅推廣可轉(zhuǎn)位刀具就提高生產(chǎn)效率30%。進(jìn)而他們又在刀具結(jié)構(gòu)創(chuàng)新上下功夫橡彬,與株洲鉆石切削刀具股份有限公司合作開(kāi)發(fā)先進(jìn)刀具媳阴,還對(duì)老式設(shè)備進(jìn)行改造,以使用先進(jìn)刀具來(lái)提高生產(chǎn)效率橄霉。最近他們又對(duì)全廠工藝配置進(jìn)行優(yōu)化窃爷、加強(qiáng)管理、進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)編程和切削過(guò)程的計(jì)算機(jī)模擬等姓蜂,進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率按厘,用該廠總工藝師王政的話說(shuō)是“向另外70%的時(shí)間要效益”。減少非切削時(shí)間的手段還很多钱慢,比如機(jī)外調(diào)刀逮京、快速換刀、隨機(jī)測(cè)量束莫、多工位加工懒棉、設(shè)置裝卸工位、采購(gòu)可靠性高的設(shè)備減少維修停機(jī)時(shí)間等等览绿。
既要采用先進(jìn)刀具策严,同時(shí)還要通過(guò)管理和應(yīng)用相關(guān)技術(shù)優(yōu)化整個(gè)加工過(guò)程,實(shí)現(xiàn)高效加工是最近切削理念的第三次進(jìn)步挟裂。
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