成功的切削是如何實(shí)現(xiàn)的

寂靜天花板

作者：山高刀具集團(tuán)技術(shù)培訓(xùn)經(jīng)理 Patrick de Vos
9 g$ H. b0 b5 w5 R, B5 P3 o! i: L" c制造商們采用各種各樣的加工流程，把眾多不同的工件材料加工成千變?nèi)f化的 零件。盡管這些方法和結(jié)果有著顯著的不同，但制造商們都有一個(gè)共同的目標(biāo)，那就是在一定的時(shí)間內(nèi)，以適當(dāng)?shù)某杀荆�生產(chǎn)出一定數(shù)量的、滿足質(zhì)量要求的工件。

為了能夠在加工優(yōu)質(zhì)零件的同時(shí)獲得豐厚的利潤(rùn)，許多制造商采取微觀的途徑：首先選擇刀具，確定應(yīng)用，接下來是解決問題，這是一種被動(dòng)的方法。然而，目前的研究建議采取相反的方法，把重點(diǎn)放在整個(gè)加工流程的三個(gè)主要組成部分或方面。

        制造商應(yīng)首先仔細(xì)審查整個(gè)加工流程，重點(diǎn)是消除不合格品和意外停機(jī)時(shí)間，因?yàn)檫@些是制造商實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的關(guān)鍵障礙。在確立一個(gè)穩(wěn)定可靠的流程后，接下來要進(jìn)行生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)學(xué)分析，以平衡產(chǎn)量和制造成本。最后，仔細(xì)選擇切削條件和刀具來全面優(yōu)化加工流程。

質(zhì)量第一
0 m  b0 L$ D% ?) W* a, W3 x        在所有制造商的目標(biāo)中，最重要的因素是實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定一致的產(chǎn)品質(zhì)量。如果加工的零件達(dá)不到客戶指定的質(zhì)量水平，那么無論零件產(chǎn)量有多高，加工速度有多快，節(jié)省多少成本，一切都變得毫無意義。

        質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)包括公差、表面光潔度和零件的一致性。制造商們總是聲稱，在他們的運(yùn)營(yíng)中，零件質(zhì)量是公認(rèn)的、不可或缺的一部分。然而，在大多數(shù)情況下，這種聲稱只是盲目樂觀或自我欺騙。事實(shí)上，在整個(gè)制造業(yè)，相當(dāng)一部分的工件是有缺陷的，必須返工或報(bào)廢。
9 k; J- B2 }. i- C3 p        生產(chǎn)有缺陷的零件會(huì)導(dǎo)致成本升高，這不僅體現(xiàn)在材料、勞動(dòng)力和機(jī)器運(yùn)行時(shí)間方面，而且還體現(xiàn)在生產(chǎn)計(jì)劃中斷方面。一些生產(chǎn)車間通過把不合格品的發(fā)生率納入他們的生產(chǎn)計(jì)劃中，刻意制造一種加工可靠性或可預(yù)測(cè)性的假象。例如，當(dāng)客戶需要十個(gè)零件時(shí)，規(guī)劃人員可能會(huì)準(zhǔn)備十二個(gè)零件的加工，因?yàn)樗麄円杨A(yù)料到有兩個(gè)零件將會(huì)被丟棄或報(bào)廢。這樣的努力不僅浪費(fèi)資源和時(shí)間，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生不合格品或不必要的庫存。
        當(dāng)生產(chǎn)流程中的一個(gè)或多個(gè)要素被誤解或失控的時(shí)候，就會(huì)產(chǎn)生有缺陷的零件。一些制造商會(huì)對(duì)零件質(zhì)量問題做出被動(dòng)反應(yīng)，把精力集中放在生產(chǎn)流程的管理方面，結(jié)果，在某些情況下，忽略了流程中的重要環(huán)節(jié)。
        例如，一味通過追求更短的循環(huán)時(shí)間來實(shí)現(xiàn)最大產(chǎn)量，可能會(huì)破壞金屬加工的可靠性。當(dāng)一個(gè)加工操作一直在極限性能下運(yùn)行時(shí)，超過這些極限就會(huì)導(dǎo)致不合格品、浪費(fèi)時(shí)間和金錢。零件產(chǎn)量必須與可實(shí)現(xiàn)安全加工流程的加工參數(shù)保持平衡。
9 t0 k5 J* \- z, V" Y  [9 e        另一方面，不合格品的原因可能與加工的生產(chǎn)率因素?zé)o關(guān)。例如，一家生產(chǎn)航空航天部件的制造商，有一次因零件在加工完成后存在毛刺，導(dǎo)致一系列零件被客戶拒收。由于消除毛刺的操作需要人工完成，這會(huì)導(dǎo)致零件成本上升 20％，因此與找出方法消除毛刺相比，產(chǎn)量成為一個(gè)次要問題。
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盡可能縮短非計(jì)劃停機(jī)時(shí)間
        要最大限度地充分利用制造資源，就需要盡可能地縮短停機(jī)時(shí)間，簡(jiǎn)單來說，就是機(jī)床不產(chǎn)生切屑的時(shí)間。有些停機(jī)時(shí)間是必要的、預(yù)先安排的。這包括機(jī)床編程和維護(hù)、夾具安裝、工件裝卸和刀具更換所花費(fèi)的時(shí)間。

        制造商會(huì)在他們的生產(chǎn)計(jì)劃中考慮停機(jī)時(shí)間。然而，不合格品的產(chǎn)生會(huì)造成計(jì)劃外停機(jī)。如果必須重新加工不合格品，那么初始加工該零件所用的時(shí)間就是計(jì)劃外的停機(jī)時(shí)間，被浪費(fèi)掉了。
        傳統(tǒng)上，生產(chǎn)車間采取被動(dòng)的方法來縮短計(jì)劃外停機(jī)時(shí)間。當(dāng)一個(gè)問題導(dǎo)致生產(chǎn)中斷時(shí)，便開始尋找解決方案。更好的方法是積極主動(dòng)地進(jìn)行規(guī)劃，從一開始就確定加工的關(guān)鍵目標(biāo)，并控制流程以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，而不是等待出現(xiàn)問題后再做出反應(yīng)。大多數(shù)生產(chǎn)車間用 20% 的時(shí)間進(jìn)行準(zhǔn)備工作，然后用 80% 的時(shí)間實(shí)施和測(cè)試。理想的做法是用 80% 的時(shí)間進(jìn)行準(zhǔn)備，其余 20% 的時(shí)間用來實(shí)施和調(diào)整（如有必要）。
        在準(zhǔn)備加工操作時(shí)，生產(chǎn)車間應(yīng)分析自身的目標(biāo)并制定可靠的流程來實(shí)現(xiàn)它。主要目標(biāo)并非總是提高生產(chǎn)速度。雖然一些制造場(chǎng)合，如汽車零件生產(chǎn)，仍然是大批量生產(chǎn)的真實(shí)例子，但在目前，制造業(yè)正轉(zhuǎn)向高混合、小批量的生產(chǎn)。
1 Q2 ^- v! l9 ~& ]        在大規(guī)模生產(chǎn)中，當(dāng)開發(fā)一個(gè)加工流程時(shí)，如果在較長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)有 50 或 100 個(gè)零件報(bào)廢，這對(duì)在該期間生產(chǎn)的成千上萬個(gè)零件來說微不足道，因此很容易被忽略。然而，在高混合、小批量的生產(chǎn)中，這個(gè)流程必須在生產(chǎn)零件前，甚至從一開始就必須精心地開發(fā)。高混合、小批量生產(chǎn)可能涉及小批量的零件生產(chǎn)、一批只有數(shù)個(gè)零件的生產(chǎn)，甚至只定制一個(gè)零件。在這種情況下，幾件不合格品就會(huì)造成利潤(rùn)和虧損之間的差異。
        主動(dòng)過程分析
4 C: z9 l4 z1 q        盡管最終會(huì)帶來巨大的價(jià)值，但主動(dòng)分析加工操作本身是一件非常耗時(shí)的事情。金屬切削流程的可靠性受到多種因素的影響，包括工件的配置和材料、設(shè)備加工能力和數(shù)據(jù)、刀具/裝夾系統(tǒng)、人為因素、外圍設(shè)備和維護(hù)問題。
7 X4 K+ Y! g" B5 S6 C$ m% o  t# V. [        所制造產(chǎn)品的最終用途以及用來加工的工件材料，決定了許多影響加工可靠性的重要因素。例如，對(duì)于由鎳基合金制成的重要航空航天部件的加工，必須在分析時(shí)考慮工件材料的導(dǎo)熱性差和加工硬化的傾向。使用鋒利的切削刀具和保守的加工參數(shù)可以很好地兼顧生產(chǎn)率和產(chǎn)品一致性。
# Z6 n/ X7 g; A" I        相反，鋁合金工件被視為一種輕快的加工，但切削刀具必須在鋒利的同時(shí)還具有出色的耐磨性，以應(yīng)對(duì)該材料的磨蝕。此外，可控制切屑的刀具槽型以及可管理切屑的外圍設(shè)備（例如高壓冷卻液和機(jī)床切屑輸送器），也在確保鋁合金加工可靠性方面發(fā)揮著重要的作用。
5 c) N) z( O5 r$ J. v! E& P        在加工作業(yè)中，數(shù)控機(jī)床 (CNC) 和自動(dòng)化系統(tǒng)有助于提供高水平的加工預(yù)測(cè)性，但其運(yùn)行的有效性取決于人力投入。考慮不全或粗心的編程會(huì)導(dǎo)致高度自動(dòng)化地生產(chǎn)不合格零件。（參見附注了解金屬加工技術(shù)知識(shí)）此外，在生產(chǎn)車間中，還需要投入人力來裝載和固定工件，定期進(jìn)行生產(chǎn)設(shè)備的日常維護(hù)，以防止計(jì)劃外停機(jī)。

所有制造商都有一個(gè)共同的目標(biāo)，那就是在一定的時(shí)間內(nèi)，以適當(dāng)?shù)某杀荆�生產(chǎn)出一定數(shù)量的、滿足質(zhì)量要求的工件。實(shí)現(xiàn)所需的零件質(zhì)量是最重要的，因?yàn)闊o論生產(chǎn)多么迅速，加工成本多么低廉，一旦產(chǎn)品質(zhì)量不合格，一切都變得毫無意義。許多制造商從微觀的角度或按照個(gè)人的觀點(diǎn)來解決零件質(zhì)量問題。然而，更好的做法是先分析生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的總體目標(biāo)，然后主動(dòng)地進(jìn)行規(guī)劃并引導(dǎo)流程，以實(shí)現(xiàn)所需的結(jié)果。
        在開發(fā)出可充分保證零件質(zhì)量的可靠生產(chǎn)流程后，制造商應(yīng)該考慮自身特定運(yùn)營(yíng)情況的生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性，以保證盈利能力，從而讓企業(yè)生存下來。最后，選擇切削條件和切削刀具來全面優(yōu)化生產(chǎn)流程，從而獲得最佳的成果。

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