今日焦點(diǎn)
往期回顧
2025MTM金屬世界博覽會(huì)·上海 MTM EXPO 2025
2025-01-09
展會(huì)專題
活動(dòng)專題
展會(huì)專題
展會(huì)專題
活動(dòng)專題
在本文中，山特維克可樂滿產(chǎn)品經(jīng)理Rolf Olofsson 闡述了一種鋼件車削工序的新方法，如何降低單件成本和提升整體盈利能力。
金屬切削主要是實(shí)現(xiàn)兩大目標(biāo)：首先，保持最大產(chǎn)出；其次，保持最低生產(chǎn)成本。每一個(gè)目標(biāo)都應(yīng)契合制造商 的具體情況。
制造商們尤其關(guān)注如何降低單件成本，特別是批量生產(chǎn)。例如，生產(chǎn)汽車零件的企業(yè)可能面臨著或者高需求、 或者低需求一直持續(xù)交替的情況。
如果產(chǎn)量需求低，就要求刀具的每個(gè)刃口能生產(chǎn)更多 工件，同時(shí)保證加工安全性，降低零件廢棄率。如果產(chǎn)量需求高，則要求刀具能夠?qū)崿F(xiàn)金屬去除率的提升、生產(chǎn)周期的縮短、機(jī)床利用率的提升，同時(shí)盡量減少生產(chǎn)中斷。
無論面臨的是何種狀況，制造商都應(yīng)當(dāng)努力使產(chǎn)量最 大化，如此一來可使零件成本降低15% (根據(jù)山特維克可樂滿的研究)。要在實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)的同時(shí)最大程度保證加工安全性，答案在于一種非同一般的刀具作業(yè)方法。
最大程度延長加工時(shí)間
根據(jù)山特維克可樂滿的計(jì)算，刀具成本可占總制造成本的3-5%。當(dāng)考慮購買消耗品刀具時(shí)，例如用于鋼件車削的硬質(zhì)合金刀片，很自然地會(huì)只考慮初始單位成本。然而山特維克可樂滿卻建議客戶換個(gè)不同的角度：重新評(píng)估如何將刀具成本這個(gè)因素納入全部生產(chǎn)成本的管理，包括設(shè)備折舊這樣的經(jīng)常性支出。
以某個(gè)加工車間的某個(gè)典型工作日為例，總共14.4小時(shí) 兩班制，其中60%的時(shí)間用于生產(chǎn) (可稱為切削時(shí)間)， 而其余40%的時(shí)間用于其他事項(xiàng) (可稱為非切削時(shí)間)。很顯然，這個(gè)車間的目標(biāo)應(yīng)當(dāng)是縮短非切削用時(shí)和最大 程度延長加工時(shí)間。
而最佳實(shí)現(xiàn)方法是：縮短單位產(chǎn)出時(shí)間，同時(shí)提升加工刀具利用率。機(jī)床利用率每提高20%可增加10%的毛利率。
延長刀具壽命
全新ISO P硬質(zhì)合金車削材質(zhì)GC4425和GC4415。
不同制造商衡量生產(chǎn)效率的方式不盡相同，其中一種是測(cè)量某段時(shí)間內(nèi)產(chǎn)出的工件數(shù)量。例如頻繁換刀、生產(chǎn)中斷以及很難找到適合每種應(yīng)用的刀片都被視為主要的 “時(shí)間殺手”。
若要找到一種能夠契合P15至P25廣泛領(lǐng)域需求的刀片材質(zhì)，是非常艱難的任務(wù)。實(shí)際上，任何刀片材質(zhì)若想宣揚(yáng)“萬能”特性，都需要滿足很多必要條件。抗斷裂性至關(guān)重要，這要求切削刃的硬度必須足以抵御切削區(qū)域極端溫度引起的任何塑性變形。此外，刀片涂層必須能夠防止后刀面磨損、月牙洼磨損及積屑瘤。涂層必須能夠牢固粘附于基體。如果涂層脫落，則基體暴露在外，進(jìn)而導(dǎo)致 刀片迅速失效。
為了避免這些不良后果，成功的關(guān)鍵是：限制持續(xù)的、 可控的磨損，同時(shí)消除非持續(xù)的、且往往不可控的磨損。換言之：要實(shí)現(xiàn)刀具磨損可預(yù)測(cè)。當(dāng)然并不是說可以輕松實(shí)現(xiàn)完全可預(yù)測(cè)一尤其考慮到當(dāng)前的機(jī)械加工趨勢(shì)：有限的人工監(jiān)督，甚至是無人值守。
無論何種情況，可以發(fā)現(xiàn)，任何刀片的最佳磨損形式都是：可控的后刀面磨損，因?yàn)檫@能夠?qū)崿F(xiàn)切削刃的壽命可預(yù)測(cè)。理想的刀片材質(zhì)應(yīng)當(dāng)能夠限制意外類型磨損的發(fā)展一且在有些工序中，應(yīng)當(dāng)能夠避免此類型磨損。
為應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，山特維克可樂滿發(fā)布了全新ISO P車削材質(zhì)GC4425和GC4415。GC4425在耐磨、耐熱及韌性方面均得到了提升，而GC4415材質(zhì)主要是在需要更強(qiáng)耐磨性能和耐熱能力時(shí)作為GC4425材質(zhì)的補(bǔ)充。
兩者都是低合金鋼與非合金鋼工件的理想刀具材質(zhì)。它們可用于工件的大批量加工，且有助于延長刀具壽命，徹底消除突然破裂情況并減少返工和報(bào)廢。
GC4425和GC4415均采用了第二代Inveio®技術(shù)。Inveio何以如此獨(dú)特？通過對(duì)材質(zhì)進(jìn)行顯微鏡級(jí)別的觀察可一探究竟：材質(zhì)的表面是獨(dú)具特色的單向晶體結(jié)構(gòu)。氧化鋁涂層中的每一個(gè)晶體都朝同一個(gè)方向排列，因此創(chuàng)建了一個(gè)面向切削區(qū)域的強(qiáng)大屏障。第二代Inveio涂層的晶體定向結(jié)構(gòu)得到了大幅提升。
Inveio涂層賦予了刀片強(qiáng)大的耐磨能力和更長的壽命。刀具壽命延長了，自然有利于降低單件成本。
不忽略每一次切削
在車削工序中，速度、進(jìn)給及切削深度這三個(gè)主要的切削參數(shù)對(duì)到刀具壽命有著重要影響，因此也關(guān)系到單件成本；切削參數(shù)每提高20%可將零件成本降低10%。由美國機(jī)械工程師Frederick Winslow Taylor在20世紀(jì)初研究出的一個(gè)模型確立了切削速度、刀具磨損與刀具壽命三者之間的關(guān)系。
Taylor得出結(jié)論：最大程度加大切深可減少所需的切削次數(shù)，進(jìn)而縮短加工用時(shí)。但同時(shí)，他也提出，鋼件車削的優(yōu)化還取決于：用于安裝刀具的夾具穩(wěn)定性、工件的夾具、冷卻液的應(yīng)用以及機(jī)床的功率。
“整體統(tǒng)籌”方法
Taylor的模型向我們表明，制造商應(yīng)當(dāng)從刀具作業(yè)的整體理念進(jìn)行考量。刀片材質(zhì)、夾具設(shè)計(jì)以及刀柄等所有因素都可能有助于提升產(chǎn)量、降低成本和增強(qiáng)加工安全性。
這種方式曾得到山特維克可樂滿客戶的檢驗(yàn)：使用山特維克可樂滿的GC4425硬質(zhì)合金刀片以更高切削參數(shù)生產(chǎn)軌道軸。該刀片用于4140預(yù)熱處理 (PHT) 鋼，一種硬度達(dá)40 HRC (Hardness Rockwell C，洛氏硬度C級(jí)) 的鉻鉬合金鋼。
4140 PHT工件經(jīng)過多方位的外粗加工。將GC4425與競爭對(duì)手用于相同工藝的ISO刀片進(jìn)行了性能對(duì)比。
我們得以提升切削速度 (vc) 和大幅提高進(jìn)給率 (fn)：競爭對(duì)手的刀片vc = 183 m/min (600 ft/min)， fn = 0.33 mm/rev (0.013 in/rev)；而GC4425刀片的 vc = 244 m/min (800 ft/min)，fn = 0.51 mm/rev (0.02 in/rev)。
最終，山特維克可樂滿的刀片實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)率100%的提升， 同時(shí)生產(chǎn)周期縮短了50%。整體而言，客戶的成本降低了30%。
通過整體統(tǒng)籌性的刀具作業(yè)理念，制造商們可以實(shí)現(xiàn)更 經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)以及更低的單件成本。如果制造商想要保持 競爭力，這種針對(duì)刀片材質(zhì)、槽型及整體制造經(jīng)濟(jì)性的 “整體統(tǒng)籌”方法將發(fā)揮至關(guān)重要的作用。
所有評(píng)論僅代表網(wǎng)友意見，與本站立場(chǎng)無關(guān)。