刀具新规则1:用你的机床完成更多加工任务
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为了应对不断变化的生产需求和越来越具有挑战性的工件材料,切削刀具技术正在快速发展。当今的机械加工厂需要以一种与过去不同的方式来看待它们的切削刀具以及刀具供应商。

上一部份:刀具新规则之引言


图1 正确选择先进的切削刀具,可以从根本上变革加工工艺,提高加工车间的生产能力,例如,采用Diamond Innovations公司的刀具可实现条件苛刻的硬车削加工
追求更高生产效率的加工车间还会为了提高加工速度而采用新的刀具。如果一种新的刀具可以胜任速度更快的加工工艺,从而大幅提高金属切除率,它就能以一种更为显著的方式为车间节约加工成本。也就是说,刀具能通过使每个生产班次加工出更多的工件,而有效提高车间的生产能力(图1)。
提高刀具寿命和加工速度这两种工艺改进措施代表了重要的投资回报方式,以及采用高效刀具的重要理由。但是,对利用刀具改进工艺的各种方式的探索不应该就此止步,因为刀具还具有更大的潜力,可以实现更多的成本节约。致力于提高其生产能力的加工车间需要努力探索各种不同的方式,使先进刀具不仅能拓展或加快现有的加工工艺,而且还能变革加工工艺。

1 改变钻削工艺

Rocision Dormer公司产品经理Andrew Hunter列举了一个看似简单,实际上被严重忽视了的改进刀具的例证。他分析了当今精密钻削加工技术的现状,并指出,如今在许多孔加工中,已经不再需要使用铰刀。现在能以更高的成本效益制造出比过去质量标准更高的钻头,从而有可能使加工车间仅仅通过钻削工序就能达到所需要的孔加工精度和质量要求。但是,在许多加工车间,打定心孔→钻孔→铰孔的传统孔加工工序已经习惯成自然,以至于很唯认识到这种工序流程正是不必要的加工成本的来源。
Rocision Dormer公司经常向加工车间提出建议,某些铰削工序可能完全没有必要。通过改变切削参数,采用与车间已在使用的大致相当的钻头,就可能加工出符合质量要求的孔。如果达不到质量要求,该公司可以帮助车间快速搜寻和评估性能更佳的其它钻头。即使这种新钻头的价格稍贵一些,但与在孔加工中省去了不必要的刀具以及换刀时间所节约的成本相比,新钻头增加的成本就显得微不足道了。

2 其他工艺变革

山特维克可乐满公司产品开发专家Bill Tisdall参与了该公司大部分新型刀具设计的测试与改进工作。他认为,通过其他各种方式对刀具技术进行根本性变革,可以显著提高生产率。他敦促加工车间认真考虑一下采用正确的刀具可以带来以下这些潜在的益处:

图2 可利用高压冷却技术的CoroTurn HP刀具(鼠标悬浮窗口放大,单击查看放大全图)

图3 采用山特维克可乐满为瑞士式车床开发的QS工具系统,可将刀具快速、自动锁紧到位(鼠标悬浮窗口放大,单击查看放大全图)

1. 充分利用机床性能

你所采用的刀具技术是否能使如今正变得越来越常见的机床技术进步得到充分而有效的发挥?日益常见的机床技术进步的一个重要例证就是在最新式的机床上,已开始流行高压冷却技术。而只有极少数加工车间使用的刀具能够使如今的机床已有可能提供的70 巴高压冷却液的技术优势获得充分利用。山特维克可乐满的CoroTurn HP刀具(图2)就能充分利用高压冷却的优势。通过将高压冷却液流精确地聚集于车刀切削刃上方的一点,该刀具能将冷却液流转化为一个水楔,从而加快排屑速度,在加工难加工材料(如Incond 718高温合金)时,刀具寿命可以提高50% ,切削速度可以提高20%。

2. 缩短装刀时间

山特维克可乐满公司开发的Coromant Capto刀柄系统已成为一种车削加工快换刀具的行业标准。利用Capto刀柄,可以实现更换的刀具或另一种新刀被快速锁紧到位,而不必调整刀具位置或重设刀具偏置量。同样的Coromant Capto技术理念也可以应用于旋转刀具,因此,新的或用于替换的铣削和钻削刀具也能快速更换和锁紧到位,而不会因为换刀而造成任何耽搁。
QS系统是该公司开发的另一种可缩短装刀时间的工具系统(图3),主要应用于瑞士式车床。使用QS系统,刀具可以快速滑进和滑出,自动定心并锁紧到位。据一个瑞士式车削加工车间计算,一台瑞士式车床每年通过用QS系统缩短装刀时间就可以节约10万美元。基于这一结果,该车间的老板在其余的瑞士式车床上都配备了同样的工具系统。

3. 实现无人值守加工

除了刀具寿命和切削速度以外,还应该考虑和评估所用刀具的可靠性。许多车间还没有充分认识可提供高水平性能一致性的刀具所具有的潜在价值。
为什么刀具性能的一致性具有很高的价值?因为它能将加工过程转化为潜在盈利性最高的无人值守加工方式——通过将操作工人从机床上充分解放出来,使他们可以去操作额外的机床、检测工件或从事一些与“5S”或其它精益制造相关的工作,与此同时,机床仍能保持正常运转。山特维克可乐满公司将其称为“绿灯生产”。如果加工车间或加工厂能够有把握地预测出需要更换刀具的确切时间,那么它们就能放心地以这种无人值守方式运行其加工流程,而无需操作者时刻守在机床旁照看加工。
山特维克可乐满的GC1125和GC1515是专门为“绿灯生产”而设计的刀具新牌号。这些刀片的可靠性来自于涂层与基体之间的良好平衡。基体稍微有点软,以提高刀具的韧性和性能一致性,同时,涂层的成分又能提供所需要的耐磨性。这些刀具还具有非常锋利的切削刃,这是“绿灯生产”的另一个重要特点。锋利的切削刃有助于消除毛刺,而消除毛刺对于长时间无人值守加工特别重要,因为采用这种加工方式的车间不希望在加工完成后,大批工件还必须等待进行去毛刺加工。

下一部份:刀具新规则2:需要加工专业知识

英文原文

  • Do More With Your Machine
  • 本文作者:张宪(编译)
    原载:《工具展望》2009年第3期
    上载于:2010-12-23 18:17:10

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