高效加工的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析
1 引言
現(xiàn)在，中國(guó)制造業(yè)已發(fā)展成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要組成部分购撼，制造業(yè)的工業(yè)增加值占GDP增加值的44.88%
世界的制造業(yè)已經(jīng)或正在向中國(guó)轉(zhuǎn)移措暗，中國(guó)已經(jīng)成為一個(gè)制造大國(guó)。但我要說(shuō)纯亲，中國(guó)還不是一個(gè)制造強(qiáng)國(guó)递蚪。據(jù)報(bào)道，中國(guó)的勞動(dòng)生產(chǎn)率只有德國(guó)的1/18羞遭，美國(guó)的1/23朗玩，日本的1/25。就拿刀具制造企業(yè)來(lái)說(shuō)蔼于，中國(guó)全國(guó)2004年的勞動(dòng)生產(chǎn)率為14.1萬(wàn)元人民幣即荞，而山特維克工具的勞動(dòng)生產(chǎn)率折合人民幣為130.8萬(wàn)元，瓦爾特為134.8萬(wàn)元柴怒，而肯納金屬的2005財(cái)年(從2004年7月1日至2005年6月30日)為136.6萬(wàn)元委丈。這些數(shù)據(jù)說(shuō)明，們可以看到我們勞動(dòng)力的絕對(duì)價(jià)格是比較低凤阱，但由于勞動(dòng)的效率有時(shí)極低，往往分?jǐn)偟絾蝹€(gè)產(chǎn)品尤其是高附加值的產(chǎn)品的成本并不低霸督。因此芹枷，我們經(jīng)常看到我們一些產(chǎn)品只有在勞動(dòng)力密集的行業(yè)中才有狹小的生存空間莲趣。
2006年2月鸳慈，肯納金屬全球副總裁兼首席技術(shù)官許仰興博士在分析中國(guó)低廉勞動(dòng)力的競(jìng)爭(zhēng)前景時(shí)說(shuō)，依靠低廉的勞動(dòng)力取得的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)是不會(huì)持久的喧伞。因?yàn)闊o(wú)論政府或勞動(dòng)者都在為改善人民生活努力走芋，而人民生活水平的提高需要?jiǎng)趧?dòng)者收入的提高，這種提高就意味著勞動(dòng)力成本的上升潘鲫。如果我們不加以改進(jìn)翁逞，我們就會(huì)隨著生活水平的提高而漸漸喪失低勞動(dòng)力成本所帶來(lái)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
的確溉仑，過(guò)去20年挖函，中國(guó)的改革開(kāi)放依靠增大投資、用市場(chǎng)換技術(shù)和低成本戰(zhàn)略取得了一些成果浊竟，人民生活水平也獲得了有目共睹的提高怨喘。但隨之而來(lái)的，卻已經(jīng)出現(xiàn)中國(guó)大陸轎車的生產(chǎn)成本高于在美國(guó)底特律的生產(chǎn)成本振定，許多加工制造行業(yè)卻因市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)或政府限價(jià)必怜，造成利潤(rùn)下降甚至虧損魁夫。我們已經(jīng)到了必須重視加工效率，從而降低制造成本偷菩，提高競(jìng)爭(zhēng)能力的時(shí)刻窗耘。
為什么我們要主要通過(guò)提高加工效率而不是其它方法來(lái)降低制造成本和提高競(jìng)爭(zhēng)能力呢？資料表明稳嘁，肯納美國(guó)對(duì)組成加工成本的各種因素進(jìn)行的分析表明：作為易耗品的刀具花費(fèi)在產(chǎn)品制造總成本中僅占約4%乱险，而主要的費(fèi)用耗費(fèi)在機(jī)床占用時(shí)間、企業(yè)管理和人工的成本(如圖1所示)托习∈欤《機(jī)電商報(bào)》最近的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，有41.67%的中國(guó)制造企業(yè)的刀具成本在2%以下虏淋，這一結(jié)果與我們刀協(xié)高級(jí)顧問(wèn)趙柄楨先生2%的數(shù)據(jù)大體相同惯斥。這就意味著，即使刀具制造者能夠給零件制造者提供完全免費(fèi)的刀具尸查，中國(guó)大部分企業(yè)的制造成本也就降低2%病趋，但刀具完全免費(fèi)顯然是不可能的。
那么竖伯，我們向效率要收益的結(jié)果會(huì)如何呢存哲？如果我們提高20%的切削速度，雖然可能帶來(lái)刀具成本增加50%七婴，但由于占機(jī)時(shí)間的縮短祟偷，機(jī)床費(fèi)用、管理費(fèi)用打厘、廠房折舊等都得到下降修肠，總的加工成本反而下降將近15%。而“肯納知識(shí)中心”的一份培訓(xùn)資料表明户盯，如果采用加大進(jìn)給嵌施、加大切深的同時(shí)輔以略微降低切削速度，我們可以在降低刀具成本的同時(shí)提高效率而降低成本莽鸭，其成本的下降完全可以超過(guò)15%吗伤。不過(guò)由于刀具成本本身在加工費(fèi)用中的比例較小，總體成本下降的變化率并不明顯硫眨。
提高加工效率牲芋，實(shí)現(xiàn)高效加工，對(duì)于提高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力將有極大的幫助倡挚。通過(guò)提高加工效率情庐，我們可以因此而降低制造成本，從而增加利潤(rùn)蒸拦、為自身的新品開(kāi)發(fā)提供資金支持辙资、為股東更多盈利瞳竖、吸引優(yōu)秀員工為企業(yè)服務(wù)、也可以為社會(huì)貢獻(xiàn)更多癌雷，如增加就業(yè)機(jī)會(huì)乡捧，增加稅收，更多地參與社會(huì)公益活動(dòng)魄仙，從而回報(bào)社會(huì)牵观；通過(guò)提高加工效率，我們還可以縮短制造周期水惑，從而實(shí)現(xiàn)快速制造塌自，為自己的客戶創(chuàng)造價(jià)值，可以成為客戶供應(yīng)鏈中可信賴的環(huán)節(jié)汽足，并且加快資金周轉(zhuǎn)悟旧，降低財(cái)務(wù)費(fèi)用。
2 不斷創(chuàng)新减拭，推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步
金屬切削技術(shù)的歷史本身說(shuō)明蔽豺，我們技術(shù)進(jìn)步，總是與創(chuàng)新和技術(shù)進(jìn)步密切相關(guān)的拧粪。100年以來(lái)修陡，經(jīng)過(guò)切削專家的不斷努力，主流刀具材料經(jīng)過(guò)了從高碳鋼可霎、高速鋼魄鸦、硬質(zhì)合金、涂層硬質(zhì)合金刀具等幾個(gè)階段啥纸，切削效率得到了極大的提高。以一個(gè)直徑65mm婴氮、長(zhǎng)度1m的鋼件車削為例斯棒，100年以前大約耗時(shí)100分鐘，而現(xiàn)在的主流加工方法大約只需要1分鐘主经。前不久肯納金屬加工集團(tuán)負(fù)責(zé)研發(fā)和工程的副總裁伯納·諾斯在接受《工具技術(shù)》和《機(jī)械工人》聯(lián)合采訪時(shí)就舉例談到近期肯納自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的CVD涂層技術(shù)的發(fā)展為金屬加工技術(shù)帶來(lái)的收益荣暮。他說(shuō)，現(xiàn)在我們?cè)谕繉优c基體的結(jié)合力仇钞、涂層各層間的結(jié)合力嗡窑、涂層的晶格取向、涂層晶粒的大小毯甘、涂層前后的處理等各個(gè)方面都在進(jìn)行行之有效的突破并取得了成就夭蹦。在10年之前，由于涂層結(jié)合力的原因沙书，學(xué)術(shù)界公認(rèn)的涂層厚度極限是不能超過(guò)20μm耳恭，而現(xiàn)在肯納已經(jīng)可以做到30μm而同時(shí)保持良好的結(jié)合力犹狮。由于這樣的技術(shù)進(jìn)步，客戶的加工效率就得到了提高叹惕。他舉肯納的KC9110牌號(hào)為例箱藏，5年以前當(dāng)這種加工鋼件的刀具材料被開(kāi)發(fā)出來(lái)后，客戶的平均切削速度是250m/min随巴，而現(xiàn)在由于肯納技術(shù)的不斷更新鲜堆，涂層厚度由初始的18μm增加到現(xiàn)在的24μm，客戶的平均切削速度已經(jīng)達(dá)到320m/min殖咨，提高了將近30%昌执。我本人手上的一個(gè)數(shù)據(jù)是，在美國(guó)某企業(yè)的加工實(shí)際中统翩，由于切削速度和進(jìn)給速度的同步提高仙蚜，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%厂汗。
刀具技術(shù)需要不斷創(chuàng)新的另外一個(gè)原因是客戶的要求在不斷提高委粉。例如新型工件材料的出現(xiàn)和改善，就對(duì)刀具提出了新的要求娶桦。大家所知道的波音公司和空中客車公司最近先后宣布延遲新機(jī)型的交貨贾节，原因之一就是對(duì)新型工件材料的加工技術(shù)沒(méi)有過(guò)關(guān)。飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)所使用的合金材料的屈服強(qiáng)度的不斷提高衷畦，汽車制造業(yè)的蠕墨鑄鐵的快速發(fā)展栗涂，淬硬工件的直接銑削等等，都在不斷對(duì)刀具提出新的課題祈争。
a)KC9110
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b) 賽龍?zhí)沾?
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| 圖2 現(xiàn)代刀具材料
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a)細(xì)顆粒硬質(zhì)合金KC635M
刀具壽命: 25min
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b)超細(xì)顆粒硬質(zhì)合金KC637M
刀具壽命: 70min
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| 圖3 加工淬硬鋼HRC62磨損對(duì)比 |
以加工鎳基合金等高溫合金為例斤程，這些材料的加工對(duì)工業(yè)界一直是一個(gè)挑戰(zhàn)。通称谢欤客戶對(duì)鎳基合金加工時(shí)應(yīng)用的切削速度比較低忿墅，生產(chǎn)效率受到影響，從而使飛機(jī)制造廠難以滿足航空業(yè)業(yè)務(wù)迅速增長(zhǎng)的需要棍潜。刀具界研究開(kāi)發(fā)的須晶增韌陶瓷在相當(dāng)程度上改善了這一狀況恭吊，使飛機(jī)制造業(yè)的加工效率得到提升≌肴纾肯納金屬商品名稱為“賽龍”的須晶增韌陶瓷材料的主要成分是Al2O3和ZrO2仓判，而用長(zhǎng)徑比為20～200倍的SiC晶須進(jìn)行增韌。這種須晶在陶瓷刀具受到扭距載荷和裂紋擴(kuò)展時(shí)能有效地起到牽制和阻撓的作用艇泡，而在載荷集中時(shí)也能夠起到均勻載荷的作用蜘体。在進(jìn)行波音777發(fā)動(dòng)機(jī)固定架的高溫銑削時(shí)，面對(duì)硬度為28HRC的鎳基合金，其切削速度高達(dá)1310m/min翅殃，進(jìn)給速度在2000mm/min诈金，幫助企業(yè)將加工周期從45小時(shí)減少到14小時(shí)，從而大幅度提高了加工效率臊娩，獲得了很好的經(jīng)濟(jì)效益拐棺。
從圖3中我們則可以看到顆粒度對(duì)刀具性能的影響。在銑削62HRC的淬硬材料時(shí)框全，細(xì)顆粒硬質(zhì)合金KC635M加工25min的刀具磨損與超細(xì)顆粒硬質(zhì)合金KC637M加工70min的刀具磨損相當(dāng)察绷，說(shuō)明在加工硬材料方面，超細(xì)顆粒硬質(zhì)合金KC637M的耐磨性比細(xì)顆粒硬質(zhì)合金KC635M高將近3倍津辩。
而新的涂層在硬材料加工方面的作用也是巨大的〔鸷常現(xiàn)在的涂層已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不只是保護(hù)刀具。在硬材料加工方面喘沿，新的涂層常常會(huì)在減少摩擦發(fā)熱闸度、隔離切削熱向刀具的傳遞等方面發(fā)揮效益，例如PLATIT的CBC碳基涂層就是涂覆于超硬材料表面以達(dá)到自潤(rùn)滑作用的涂層蚜印。而巴爾澤斯商品名稱為 “ALCRONA”的AlCrN則在高的切削溫度下的抗氧化能力達(dá)到了前所未有的水平莺禁。
3 更新管理和加工理念
管理和加工理念的差別也許是我國(guó)平均制造水平落后的一個(gè)非常重要的方面。在這方面我們的工程技術(shù)人員缺乏加工經(jīng)濟(jì)性等現(xiàn)代加工理念基本概念的現(xiàn)象還十分普遍窄赋。每個(gè)商業(yè)化的企業(yè)都希望降低成本哟冬，但如何降低成本卻在許多場(chǎng)合不被廣大的工程技術(shù)人員所熟悉。因?yàn)槲覀兊墓こ碳夹g(shù)教育長(zhǎng)期缺乏制造成本的基本概念忆绰，成本分析管理往往只有財(cái)務(wù)人員才被要求去學(xué)習(xí)和掌握浩峡。這就導(dǎo)致一提降低刀具成本，管理人員和工程技術(shù)人員就把目光集中在降低采購(gòu)價(jià)格和延長(zhǎng)刀具壽命兩個(gè)方面律馏，忽視了刀具使用對(duì)整體制造成本的作用村钧，因此常常是節(jié)省了刀具采購(gòu)費(fèi)用卻導(dǎo)致整體成本上升，企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力下降腥浪，正所謂“揀了芝麻臊骂，丟了西瓜”。
更新管理和加工理念袖蝙，是我們提高加工效率時(shí)必須要正視的一個(gè)問(wèn)題搪狈，例如許多工廠對(duì)使用新型刀具和復(fù)合加工技術(shù)就不夠了解剪碱。我們常常遇到一些工廠人員在選擇刀具時(shí)對(duì)新型刀具和復(fù)合刀具的價(jià)格望而生畏羊耸，從而錯(cuò)失提高加工效率、增加經(jīng)濟(jì)效益穆递、實(shí)現(xiàn)良性發(fā)展的一個(gè)又一個(gè)的良機(jī)葵伟。實(shí)際上，這些新型刀具和復(fù)合刀具的使用，通常會(huì)給客戶帶來(lái)莫大的好處夕谬。
在今年8月肯納公司天津工廠開(kāi)業(yè)典禮的新聞發(fā)布會(huì)上的一份資料中增队，我們看到一個(gè)肯納為瑞典沃爾沃航空公司改善競(jìng)爭(zhēng)力的一個(gè)案例。那個(gè)案例說(shuō)沃爾沃航空公司為了贏得業(yè)務(wù)哲银，要求降低空中客車A380的航空發(fā)動(dòng)機(jī)的成本扛吞，他們希望同時(shí)進(jìn)行車削、銑削和孔加工等多道工序荆责，將加工時(shí)間和成本降低50%滥比。肯納金屬提供了新型的切槽和車削系列刀具做院，高性能的專用階梯鉆以及新一代的立銑刀盲泛，并且與沃爾沃航空一起改進(jìn)加工流程和加工參數(shù)，結(jié)果加工時(shí)間從原來(lái)的8小時(shí)降低到4小時(shí)键耕，生產(chǎn)效率提高了50%寺滚，預(yù)計(jì)每年為沃爾沃航空節(jié)省15萬(wàn)美元。
《機(jī)電商報(bào)》也曾經(jīng)用一個(gè)整版的篇幅報(bào)道過(guò)哈爾濱汽輪機(jī)廠改進(jìn)鉆孔工藝屈雄，節(jié)約的加工時(shí)間高達(dá)93%的案例村视。哈汽在加工國(guó)內(nèi)首臺(tái)60萬(wàn)千瓦超臨界汽輪機(jī)組外缸中分面的那些最大直徑140mm深度600mm的孔時(shí)，原來(lái)效率極低棚亩。他們開(kāi)始使用國(guó)內(nèi)常規(guī)的方法蓖议，先用60mm直徑鉆孔，然后每次擴(kuò)孔15mm腹瞒，直到完成毁几。這樣的一個(gè)孔的加工時(shí)間為約6.7個(gè)小時(shí)，加工一個(gè)工件的200個(gè)深孔的周期超過(guò)40天孝尺。后來(lái)他們選用了肯納金屬的HTS模塊式裝可轉(zhuǎn)位刀片的鉆頭陵租，140mm直徑一次鉆出，加工單個(gè)孔的時(shí)間縮短至0.5個(gè)小時(shí)洼宪，整個(gè)工件200個(gè)孔的加工周期也減少到5天育床。
干切削是改善加工經(jīng)濟(jì)性的又一個(gè)重要途徑。在歐美等對(duì)環(huán)境保護(hù)高度重視的工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家绒霹，切削液的成本約占制造總成本的17%左右松浆。中國(guó)現(xiàn)在法律法規(guī)對(duì)此還沒(méi)有提出非常清晰的要求，但我們從我們的社會(huì)責(zé)任出發(fā)應(yīng)該重視這一問(wèn)題擅啸，而且我個(gè)人認(rèn)為旧晴，從國(guó)家對(duì)汽車尾氣排放控制的不斷加強(qiáng)的趨勢(shì)，可以預(yù)見(jiàn)到國(guó)家對(duì)切削液的管理和排放控制也會(huì)越來(lái)越嚴(yán)格碎领。因此遮尚，用戶與刀具商誊涯、切削液提供商一起進(jìn)行研究，探討微量潤(rùn)滑技術(shù)MQL蒜撮、液氮冷風(fēng)切削等少無(wú)污染的技術(shù)暴构，為推行綠色加工做好技術(shù)和管理的儲(chǔ)備，也是我們切削界的一個(gè)重要任務(wù)段磨。
4 結(jié)語(yǔ)
提高加工效率取逾，實(shí)現(xiàn)高效加工的方法有許多。只要我們虛心學(xué)習(xí)苹支，認(rèn)真研究菌赖，用于實(shí)踐，敢于創(chuàng)新沐序，我們一定會(huì)掌握更多的高效加工的方法琉用。中國(guó)成為制造強(qiáng)國(guó)需要我們努力提高加工效率和加工水平，提高我們的勞動(dòng)生產(chǎn)率策幼。實(shí)現(xiàn)刀協(xié)提出的提高切削效率20%的“20工程”邑时，需要我們共同的努力。
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