成功的切削是如何實現的

寂靜天花板

作者：山高刀具集團技術培訓經理 Patrick de Vos
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萬化的 零件。盡管這些方法和結果有著顯著的不同，但制造商們都有一個共同的目標，那就是在一定的時間內，以適當的成本，生產出一定數量的、滿足質量要求的工件。
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3 z/ \1 V7 s: @& U+ @0 Q為了能夠在加工優質零件的同時獲得豐厚的利潤，許多制造商采取微觀的途徑：首先選擇刀具，確定應用，接下來是解決問題，這是一種被動的方法。然而，目前的研究建議采取相反的方法，把重點放在整個加工流程的三個主要組成部分或方面。

        制造商應首先仔細審查整個加工流程，重點是消除不合格品和意外停機時間，因為這些是制造商實現目標的關鍵障礙。在確立一個穩定可靠的流程后，接下來要進行生產經濟學分析，以平衡產量和制造成本。最后，仔細選擇切削條件和刀具來全面優化加工流程。

質量第一
        在所有制造商的目標中，最重要的因素是實現穩定一致的產品質量。如果加工的零件達不到客戶指定的質量水平，那么無論零件產量有多高，加工速度有多快，節省多少成本，一切都變得毫無意義。

        質量標準包括公差、表面光潔度和零件的一致性。制造商們總是聲稱，在他們的運營中，零件質量是公認的、不可或缺的一部分。然而，在大多數情況下，這種聲稱只是盲目樂觀或自我欺騙。事實上，在整個制造業，相當一部分的工件是有缺陷的，必須返工或報廢。
) p) Y! M; Q; L        生產有缺陷的零件會導致成本升高，這不僅體現在材料、勞動力和機器運行時間方面，而且還體現在生產計劃中斷方面。一些生產車間通過把不合格品的發生率納入他們的生產計劃中，刻意制造一種加工可靠性或可預測性的假象。例如，當客戶需要十個零件時，規劃人員可能會準備十二個零件的加工，因為他們已預料到有兩個零件將會被丟棄或報廢。這樣的努力不僅浪費資源和時間，同時還會產生不合格品或不必要的庫存。
2 L& t1 p/ P3 S5 \$ r' \: P8 N        當生產流程中的一個或多個要素被誤解或失控的時候，就會產生有缺陷的零件。一些制造商會對零件質量問題做出被動反應，把精力集中放在生產流程的管理方面，結果，在某些情況下，忽略了流程中的重要環節。
% q# k& g/ b4 M% e4 \7 w        例如，一味通過追求更短的循環時間來實現最大產量，可能會破壞金屬加工的可靠性。當一個加工操作一直在極限性能下運行時，超過這些極限就會導致不合格品、浪費時間和金錢。零件產量必須與可實現安全加工流程的加工參數保持平衡。
        另一方面，不合格品的原因可能與加工的生產率因素無關。例如，一家生產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，這會導致零件成本上升 20％，因此與找出方法消除毛刺相比，產量成為一個次要問題。

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盡可能縮短非計劃停機時間
        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時間，簡單來說，就是機床不產生切屑的時間。有些停機時間是必要的、預先安排的。這包括機床編程和維護、夾具安裝、工件裝卸和刀具更換所花費的時間。

        制造商會在他們的生產計劃中考慮停機時間。然而，不合格品的產生會造成計劃外停機。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間就是計劃外的停機時間，被浪費掉了。
+ k2 }1 J) R1 i; ?! Z1 Q        傳統上，生產車間采取被動的方法來縮短計劃外停機時間。當一個問題導致生產中斷時，便開始尋找解決方案。更好的方法是積極主動地進行規劃，從一開始就確定加工的關鍵目標，并控制流程以實現目標，而不是等待出現問題后再做出反應。大多數生產車間用 20% 的時間進行準備工作，然后用 80% 的時間實施和測試。理想的做法是用 80% 的時間進行準備，其余 20% 的時間用來實施和調整（如有必要）。
: @. g; @. C8 @: d$ h        在準備加工操作時，生產車間應分析自身的目標并制定可靠的流程來實現它。主要目標并非總是提高生產速度。雖然一些制造場合，如汽車零件生產，仍然是大批量生產的真實例子，但在目前，制造業正轉向高混合、小批量的生產。
        在大規模生產中，當開發一個加工流程時，如果在較長的一段時間內有 50 或 100 個零件報廢，這對在該期間生產的成千上萬個零件來說微不足道，因此很容易被忽略。然而，在高混合、小批量的生產中，這個流程必須在生產零件前，甚至從一開始就必須精心地開發。高混合、小批量生產可能涉及小批量的零件生產、一批只有數個零件的生產，甚至只定制一個零件。在這種情況下，幾件不合格品就會造成利潤和虧損之間的差異。
        主動過程分析
        盡管最終會帶來巨大的價值，但主動分析加工操作本身是一件非常耗時的事情。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、設備加工能力和數據、刀具/裝夾系統、人為因素、外圍設備和維護問題。
        所制造產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，必須在分析時考慮工件材料的導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可以很好地兼顧生產率和產品一致性。
        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還具有出色的耐磨性，以應對該材料的磨蝕。此外，可控制切屑的刀具槽型以及可管理切屑的外圍設備（例如高壓冷卻液和機床切屑輸送器），也在確保鋁合金加工可靠性方面發揮著重要的作用。
" H8 k0 D2 r# g, z2 W        在加工作業中，數控機床 (CNC) 和自動化系統有助于提供高水平的加工預測性，但其運行的有效性取決于人力投入。考慮不全或粗心的編程會導致高度自動化地生產不合格零件。（參見附注了解金屬加工技術知識）此外，在生產車間中，還需要投入人力來裝載和固定工件，定期進行生產設備的日常維護，以防止計劃外停機。

2 J  f% T$ A. A7 Z所有制造商都有一個共同的目標，那就是在一定的時間內，以適當的成本，生產出一定數量的、滿足質量要求的工件。實現所需的零件質量是最重要的，因為無論生產多么迅速，加工成本多么低廉，一旦產品質量不合格，一切都變得毫無意義。許多制造商從微觀的角度或按照個人的觀點來解決零件質量問題。然而，更好的做法是先分析生產經營的總體目標，然后主動地進行規劃并引導流程，以實現所需的結果。
        在開發出可充分保證零件質量的可靠生產流程后，制造商應該考慮自身特定運營情況的生產經濟性，以保證盈利能力，從而讓企業生存下來。最后，選擇切削條件和切削刀具來全面優化生產流程，從而獲得最佳的成果。
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