成功的切削是如何实现的

寂静天花板

作者：山高刀具集团技术培训经理 Patrick de Vos
8 v+ n$ j8 C; {9 c( y6 \制造商们采用各种各样的加工流程，把众多不同的工件材料加工成千变万化的 零件。尽管这些方法和结果有着显著的不同，但制造商们都有一个共同的目标，那就是在一定的时间内，以适当的成本，生产出一定数量的、满足质量要求的工件。

为了能够在加工优质零件的同时获得丰厚的利润，许多制造商采取微观的途径：首先选择刀具，确定应用，接下来是解决问题，这是一种被动的方法。然而，目前的研究建议采取相反的方法，把重点放在整个加工流程的三个主要组成部分或方面。

        制造商应首先仔细审查整个加工流程，重点是消除不合格品和意外停机时间，因为这些是制造商实现目标的关键障碍。在确立一个稳定可靠的流程后，接下来要进行生产经济学分析，以平衡产量和制造成本。最后，仔细选择切削条件和刀具来全面优化加工流程。

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质量第一
        在所有制造商的目标中，最重要的因素是实现稳定一致的产品质量。如果加工的零件达不到客户指定的质量水平，那么无论零件产量有多高，加工速度有多快，节省多少成本，一切都变得毫无意义。

        质量标准包括公差、表面光洁度和零件的一致性。制造商们总是声称，在他们的运营中，零件质量是公认的、不可或缺的一部分。然而，在大多数情况下，这种声称只是盲目乐观或自我欺骗。事实上，在整个制造业，相当一部分的工件是有缺陷的，必须返工或报废。
        生产有缺陷的零件会导致成本升高，这不仅体现在材料、劳动力和机器运行时间方面，而且还体现在生产计划中断方面。一些生产车间通过把不合格品的发生率纳入他们的生产计划中，刻意制造一种加工可靠性或可预测性的假象。例如，当客户需要十个零件时，规划人员可能会准备十二个零件的加工，因为他们已预料到有两个零件将会被丢弃或报废。这样的努力不仅浪费资源和时间，同时还会产生不合格品或不必要的库存。
/ s+ y; X7 Y& y        当生产流程中的一个或多个要素被误解或失控的时候，就会产生有缺陷的零件。一些制造商会对零件质量问题做出被动反应，把精力集中放在生产流程的管理方面，结果，在某些情况下，忽略了流程中的重要环节。
& d2 k: |3 A% j! m2 \/ V        例如，一味通过追求更短的循环时间来实现最大产量，可能会破坏金属加工的可靠性。当一个加工操作一直在极限性能下运行时，超过这些极限就会导致不合格品、浪费时间和金钱。零件产量必须与可实现安全加工流程的加工参数保持平衡。
; G* m3 @& v0 d& c        另一方面，不合格品的原因可能与加工的生产率因素无关。例如，一家生产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，导致一系列零件被客户拒收。由于消除毛刺的操作需要人工完成，这会导致零件成本上升 20％，因此与找出方法消除毛刺相比，产量成为一个次要问题。

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尽可能缩短非计划停机时间
        要最大限度地充分利用制造资源，就需要尽可能地缩短停机时间，简单来说，就是机床不产生切屑的时间。有些停机时间是必要的、预先安排的。这包括机床编程和维护、夹具安装、工件装卸和刀具更换所花费的时间。

        制造商会在他们的生产计划中考虑停机时间。然而，不合格品的产生会造成计划外停机。如果必须重新加工不合格品，那么初始加工该零件所用的时间就是计划外的停机时间，被浪费掉了。
/ s) e, L. W, m! a0 O4 ~        传统上，生产车间采取被动的方法来缩短计划外停机时间。当一个问题导致生产中断时，便开始寻找解决方案。更好的方法是积极主动地进行规划，从一开始就确定加工的关键目标，并控制流程以实现目标，而不是等待出现问题后再做出反应。大多数生产车间用 20% 的时间进行准备工作，然后用 80% 的时间实施和测试。理想的做法是用 80% 的时间进行准备，其余 20% 的时间用来实施和调整（如有必要）。
        在准备加工操作时，生产车间应分析自身的目标并制定可靠的流程来实现它。主要目标并非总是提高生产速度。虽然一些制造场合，如汽车零件生产，仍然是大批量生产的真实例子，但在目前，制造业正转向高混合、小批量的生产。
        在大规模生产中，当开发一个加工流程时，如果在较长的一段时间内有 50 或 100 个零件报废，这对在该期间生产的成千上万个零件来说微不足道，因此很容易被忽略。然而，在高混合、小批量的生产中，这个流程必须在生产零件前，甚至从一开始就必须精心地开发。高混合、小批量生产可能涉及小批量的零件生产、一批只有数个零件的生产，甚至只定制一个零件。在这种情况下，几件不合格品就会造成利润和亏损之间的差异。
        主动过程分析
        尽管最终会带来巨大的价值，但主动分析加工操作本身是一件非常耗时的事情。金属切削流程的可靠性受到多种因素的影响，包括工件的配置和材料、设备加工能力和数据、刀具/装夹系统、人为因素、外围设备和维护问题。
) t3 {( I% _" I  j6 m        所制造产品的最终用途以及用来加工的工件材料，决定了许多影响加工可靠性的重要因素。例如，对于由镍基合金制成的重要航空航天部件的加工，必须在分析时考虑工件材料的导热性差和加工硬化的倾向。使用锋利的切削刀具和保守的加工参数可以很好地兼顾生产率和产品一致性。
        相反，铝合金工件被视为一种轻快的加工，但切削刀具必须在锋利的同时还具有出色的耐磨性，以应对该材料的磨蚀。此外，可控制切屑的刀具槽型以及可管理切屑的外围设备（例如高压冷却液和机床切屑输送器），也在确保铝合金加工可靠性方面发挥着重要的作用。
        在加工作业中，数控机床 (CNC) 和自动化系统有助于提供高水平的加工预测性，但其运行的有效性取决于人力投入。考虑不全或粗心的编程会导致高度自动化地生产不合格零件。（参见附注了解金属加工技术知识）此外，在生产车间中，还需要投入人力来装载和固定工件，定期进行生产设备的日常维护，以防止计划外停机。
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所有制造商都有一个共同的目标，那就是在一定的时间内，以适当的成本，生产出一定数量的、满足质量要求的工件。实现所需的零件质量是最重要的，因为无论生产多么迅速，加工成本多么低廉，一旦产品质量不合格，一切都变得毫无意义。许多制造商从微观的角度或按照个人的观点来解决零件质量问题。然而，更好的做法是先分析生产经营的总体目标，然后主动地进行规划并引导流程，以实现所需的结果。
        在开发出可充分保证零件质量的可靠生产流程后，制造商应该考虑自身特定运营情况的生产经济性，以保证盈利能力，从而让企业生存下来。最后，选择切削条件和切削刀具来全面优化生产流程，从而获得最佳的成果。
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