让高效切削为提升企业的核心竞争力服务
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切削和刀具技术作为机械加工工艺环节中最活跃的因素,成为提高生产效率、提高加工质量和降低制造成本的关键技术之一。近年来,汽车及其零部件制造特别是新工厂、新项目的制造过程越来越多地向着高速、高效加工的方向发展。随着高效加工的深入,人们对其认识也不断深化。

以系统观点看待高效加工

不少人往往有一种习惯性的做法,切削加工中一出问题,就认为是刀具出了问题,大量的工作和解决措施都围绕着刀具进行。其实,高效加工是一个系统问题,刀具只是这个系统中的一个部分,在切削加工中,工件毛坯、设备、刀具、夹具、切削液等组成了一个大系统,而且对于不少企业而言,这个“系统”可能并不仅仅表现为一台机床,而是整条生产线;而刀具自身又是其中的一个子系统,包括刀具结构、几何形状、刀体材料、切削刃材料、刀具涂层等等多个方面,所有的这些因素综合在一起,影响和决定着产品的尺寸、形状、位置、表面形貌、加工精度等,整个系统中的任何一个因素发生变化,都会对系统的输出即加工效率和加工结果发生影响。所以要实现真正的高效加工就必须用系统的观点和系统的方法来分析和解决加工过程中出现的问题,采取相应的措施。
比如,过去人们虽然感觉到切削液有用,但往往也只是将其作为生产加工中的一般辅助材料处理,但现在的生产实践却告诉人们:作为整个切削加工系统一部分的切削液已重要到如此程度——如果切削液选择不合适或管理不妥当甚至会造成无法正常生产,刀具则无法正常使用。
曾有过这样一个例子,某生产线采用挤压丝锥加工发动机零件时,突然频频出现闷刀现象,严重影响加工效率,甚至造成加工废品。按照常规思路解决此问题时,更换不同的刀具但没有明显效果,再请维修人员调整设备,问题还是依然存在。后来提出从整个系统进行考虑,看看整个系统中存在哪些变量、发生过什么变化,结果发现最近更换过切削液,于是立即检查切削液,发现切削液浓度偏低,终于在两次提高切削液浓度而刀具等其他因素未做任何改变的情况下生产又恢复了正常。
还有一例也是说明系统中一个变量的变化可能产生的对整个系统的影响,某生产线的加工工位突然发生加工的工件表面粗糙度达不到规范要求的情况,按照习惯性理念,在设备、工件毛坯等因素未有过改变的情况下,表面粗糙度不合格很可能是刀具出了问题,但多次更换刀具,所加工工件的表面粗糙度并没有改善,刀具检测的结果也表明刀具本身并没有发生过变化,最后发现系统中惟一发生过改变的就是切削液换了牌号,换回原牌号之后,一切恢复正常,为了确认,又再次将那种牌号的切削液放入机床进行加工试验,结果原先的问题又出现,而这种切削液在别的加工工序中使用却效果良好。
结论十分明显,切削加工是一个完整的系统,更是一个多变量多输入的系统,其内在各部分紧密相连,并有交互作用,分析和处理切削加工问题时,不能孤立地、静止地去观察和分析,必须从整个系统的角度,以系统的观点和方法去分析和处理。

刀具应用技术需要创新

以系统观点来看待高效加工可以说是从横向来考虑问题,纵向上,加工工艺和刀具应用技术也需要不断创新。创新是一个企业永恒的话题,墨守陈规肯定要落后,只有不断创新,才会不断地解决生产中出现的新问题,才会不断有新的进展,企业的核心竞争力才会不断得到提升。
市场竞争的激烈使各企业都把降本增效作为一项非常重要而紧迫的任务,而降本增效显然也需要刀具制造者和刀具使用者在应用技术上不断创新。一些大的刀具制造商由于发展历史长、生产规模大、技术水平领先,使人很愿意相信甚至依赖他们,但是一味的迷信则难以实现工艺创新,长期的依赖也容易受制于某些处于垄断地位的刀具供应商,从而导致自身效率始终无法提高,成本也不易下降。
比如对汽车行业来说就有某些十分著名的刀具企业,技术水平很高,产品性能目前也很少有与之匹敌者,但由于缺少竞争对手,刀具价格始终高高在上,对用户来说进行降本增效工作十分困难。要打破这种垄断,一方面是要培养其竞争对手,另一方面则必须自身有所创新,通过其他手段实现加工目的,当然这需要在基本原理和工艺上同时实现突破,难度很大,需要花时间、下功夫并投入资源,扎扎实实地开展工作。
另外,某些高精度加工刀具,如带导条的精密镗刀等刀具虽然具有高精度等别的刀具难以匹敌的优点,但它对加工系统中别的要素的要求却特别高,这无形中又增加了生产制造成本,这也正是它的一个很大的缺点,如能通过改进和创新,获得它的优点并克服它的缺点,那么将会显然有利于企业降本增效。但这首先需要理解它的工作原理和掌握某些关键技术,如对于某些带导条的刀具,其导向并不是导条直接接触工件,而是通过导条与工件表面之间形成的一层油膜来进行,而这层油膜如何形成、油膜刚度怎样、导条的分布与角度怎样设计、系统中相应的其他参数应如何设置,都需要深入研究,但在了解和学习别人的同时,始终不能忘记创新,只有这样才能在竞争中处于有利的地位。
产学研合作是应用技术创新的一条途径,如上海通用与上海交大、同济大学等高校都有交流或合作,也收到了一定的效果,我们今后还会在技术创新和管理创新的道路上继续走下去。

数字化制造下的刀具管理

数字化制造已经逐渐渗透到了产品设计、制造工程、物流安排、生产过程和企业管理等各个方面,是一个大的背景和趋势,在这一前提下,我们也开始调研和探讨刀具管理的数字化。
上海通用在刀具管理方面作了很多的研究和探讨性的工作,做了一些探索性的事情,包括刀具一体化外包管理等等。刀具管理的数字化或信息化是一种更高要求的管理,要适应数字化制造下的管理,就必须要有完善的系统。当前管理方面有企业资源规划(ERP)、客户关系管理(CRM)、供应链管理(SCM)、产品生命周期管理(PLM)等系统,但具体到刀具管理方面,至今还没有能很好满足先进刀具管理要求的完善的专业的软件系统。
SAP和ORACLE等公司开发有很好的ERP系统,但还主要是针对财务、物流等方面,而刀具管理不仅包含物流、商务等方面管理需求,也包括了技术方面的需求,如对现有的ERP系统增加模块或修改模块,作为用户的投入会很大,而且有些方面可能仍难以达到理想的要求。一些刀具制造企业如TDM、Kennametal、Zoller等公司开发过一些针对性较强的刀具管理的软件系统,相对来说了解了一些刀具用户的需求,但在很多方面还不能满足用户特别是大型汽车制造企业的先进刀具管理的需求,仍需要进一步做很多工作。
要适应数字化制造的潮流,有关刀具的各种信息需要准确、及时有效地在刀具管理者和刀具使用者之间、在刀具与调刀设备之间、在刀具与机床之间进行传递和交换,这将有利于高速、高效加工的应用和实现生产效率的进一步提高。
还需要建立起包括有关刀具的技术信息、应用信息、商务信息和管理信息等在内的完整、准确的刀具管理信息系统,特别是要高度重视和做好相应的数据库的建立和更新及维护控制工作。

刀具国产化

 作为汽车制造企业,本身柔性化、大批量的加工特点决定其需要大量的高效刀具,尽管我们已经做了大量的刀具国产化工作,但目前很多刀具仍不得不进口。作为用户,我们十分希望国内刀具企业能很快发展起来,也希望国际著名的刀具企业能进行刀具本土化工作,通过本土化、国产化来不断提高刀具性能价格比、缩短供货响应时间和提升服务质量,也促进刀具行业更好地发展。
近年来株州钻石、上海工具厂等国内刀具企业发展很快,在刀具国产化过程中发挥了不小的作用,但笔者感到国内刀具企业很多还只是在做较低层次的刀具,距离满足汽车制造企业所需要的高速、高效、高精度加工的刀具,特别是一些专用、非标刀具的需求还有很远。
在重要的OEM配刀领域,国内刀具厂家基本没有进入,一个新的发动机或变速箱项目,需要大量的各类设备及其相应刀具,如果原始配刀进不去,国内刀具企业在开始时就失掉了市场中的一个重大机会,因为汽车生产的大批量特点,正式生产中的刀具使用及其采购往往都是在原始配刀基础上进行的,以后尽管要不断进行刀具优化和刀具本土化的工作,但都要经过更加严格的试验和更改控制流程,此时进入需要付出很大的努力,困难也更多。国内企业如能参加OEM配刀,对于市场开拓是很有意义的,其中一个问题则是,国内刀具企业如何能走出国门,与一些国际著名的设备制造商建立合作,并能提供相应的刀具整体解决方案,关键是转变机制,树立一种以客户为导向的理念,完善服务,消除质量控制中的薄弱环节,不断创新,提高企业的核心竞争力。
本文作者:达世亮
原载:机电商报专刊《金属切削》2006年10月号
上载于:2006-11-16 10:16:25

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