機(jī)加工中，刀具是由機(jī)床、刀具和工件組成的切削加工工藝系統(tǒng)中最活躍的因素,刀具的使用直接影響生產(chǎn)效率、機(jī)床的使用性能以及產(chǎn)品的質(zhì)量。如何有效發(fā)揮刀具的作用，降低加工成本，是刀具管理的主要內(nèi)容。
在發(fā)動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)中,需要重視和做好刀具選型工作;在批量生產(chǎn)階段，可通過(guò)刀具材料升級(jí)、刀具國(guó)產(chǎn)化、切削工藝優(yōu)化以及刀具的二次利用等方法，開(kāi)展持續(xù)優(yōu)化工作。本文從技術(shù)及使用和管理兩方面，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)制造的降成本方法進(jìn)行了歸納及總結(jié)。
項(xiàng)目初期的刀具選型
刀具選型(刀具材料、刀具結(jié)構(gòu)及切削參數(shù)的合理選擇)直接影響切削加工的生產(chǎn)效率和刀具壽命的高低、加工成本的多少、加工精度和加工表面質(zhì)量的優(yōu)劣等。
刀具選型從項(xiàng)目管理的角度看，需要綜合成本投入、項(xiàng)目時(shí)間節(jié)點(diǎn)、生產(chǎn)節(jié)拍及產(chǎn)能需求等因素;從技術(shù)角度來(lái)看，選型根據(jù)被加工對(duì)象的材料和幾何特征、加工設(shè)備和加工精度等條件選擇刀具。刀具選型是一項(xiàng)技術(shù)含量很高的工作，需要選型人員在機(jī)械加工領(lǐng)域具有較強(qiáng)的理論知識(shí)與較豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，需要懂工藝、懂材料、懂設(shè)備和懂編程，同時(shí)還必須熟悉國(guó)內(nèi)外刀具市場(chǎng)及其最新發(fā)展現(xiàn)狀。
刀具材料升級(jí)
切削向著高速切削方向發(fā)展，提高切削效率的同時(shí)，也大幅地降低了切削刀具成本。陶瓷、金剛石和立方氮化硼(CBN)等超硬材料的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用在發(fā)動(dòng)機(jī)制造領(lǐng)域日趨廣泛;鋁合金材料工件使用聚晶金剛石(PCD)材質(zhì)刀具，鑄鐵材料工件使用陶瓷、CBN材質(zhì)刀具，可極大地提高切削效率，降低刀具成本;涂層刀具具有表面硬度高、耐磨性好、化學(xué)性能穩(wěn)定、耐熱耐氧化、摩擦因數(shù)小和熱導(dǎo)率低等特性，切削時(shí)可比未涂層刀具提高刀具壽命3～5倍以上，提高切削速度20%～70%，提高加工精度0.5～1級(jí)，降低刀具消耗費(fèi)用20%～50%。
刀具國(guó)產(chǎn)化
近年來(lái)，國(guó)內(nèi)刀具行業(yè)取得了快速發(fā)展，產(chǎn)品的工藝水平有了明顯提高，在成本、交貨期和售后服務(wù)方面優(yōu)勢(shì)明顯。特別是在超硬度刀具方面，如磨料、PCD和CBN刀片，與國(guó)外刀具廠(chǎng)商形成了有力的競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)。
與進(jìn)口刀具相比，國(guó)產(chǎn)刀具的最大優(yōu)勢(shì)在于貼近生產(chǎn)，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。刃口部分國(guó)產(chǎn)化，一般可降低刀具單價(jià)加工成本20%以上;刀體、刀具零部件國(guó)產(chǎn)化，通常采購(gòu)價(jià)降幅可超過(guò)1倍;國(guó)產(chǎn)刀具交貨期一般在15天左右，甚至更短，交貨形式靈活，而進(jìn)口刀具往往需要2～3個(gè)月，甚至更長(zhǎng)。
近幾年，部分國(guó)產(chǎn)刀具企業(yè)創(chuàng)新轉(zhuǎn)型效果明顯，發(fā)展較好，已經(jīng)大范圍地替代了某些進(jìn)口刀具，雖然其設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品的能力與國(guó)外知名品牌刀具廠(chǎng)家仍然存在著一定差距，但這一差距正在逐漸縮小。
切削優(yōu)化
如何在加工質(zhì)量、加工效率和加工成本之間尋求側(cè)重及平衡，也是降低加工成本的一個(gè)有效途徑。通常可通過(guò)優(yōu)化切削參數(shù)、切削路徑來(lái)實(shí)現(xiàn)，必要時(shí)需要更改刀具幾何形狀。在切削優(yōu)化發(fā)面有著很多的方法和技巧，如在切削參數(shù)優(yōu)化上，較常規(guī)的銑削方式是在整個(gè)切削過(guò)程中采用恒定的切削轉(zhuǎn)速和進(jìn)給，但存在一定切削效率的浪費(fèi)，可根據(jù)切削負(fù)載或切削力的變化調(diào)整轉(zhuǎn)速和進(jìn)給，以最優(yōu)化的切削參數(shù)、切削路徑完成加工。粗加工采用變速切削可有效地減小機(jī)床負(fù)載、提高切削效率，精加工采用變速切削優(yōu)化切削質(zhì)量、提高切削效率。
切削優(yōu)化的方法除了理論推測(cè)、刀具測(cè)試外，切削仿真分析也十分便捷。切削仿真可模擬加工中材料的性能、受力、熱流、溫度、切屑形成、切屑斷裂及殘余應(yīng)力;也可以基于整個(gè)切削加工過(guò)程的工藝分析模塊，得到加工中的切削力、溫度和功率等結(jié)果，從而對(duì)切削力及溫度、進(jìn)給量及切削速度、CNC程序進(jìn)行優(yōu)化。仿真分析通過(guò)建立模型，將切削過(guò)程在計(jì)算機(jī)進(jìn)行微觀及宏觀的加工分析，這些過(guò)程需要借助特定功能的軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，比如Mastercam軟件可對(duì)數(shù)控編程、刀具路徑摸擬進(jìn)行分析，AdvantEdge刀具仿真軟件可進(jìn)行加工有限元分析。仿真分析可減少切削試驗(yàn)的成本投入，可有效地指導(dǎo)刀具優(yōu)化工作。
刀具二次利用
在批量生產(chǎn)的加工線(xiàn)上，有些使用一次就基本報(bào)廢的刀具，可想辦法進(jìn)行二次利用。如精加工刀片使用后，可用于半精或者粗加工;一些右旋刀具由于結(jié)構(gòu)限制，一部分刃口不能使用，可通過(guò)制作左旋刀盤(pán)使用這部分刃口;另外，鉆頭、絲錐和刀片可通過(guò)修磨實(shí)現(xiàn)再次利用。
刀具管理
除了技術(shù)上的改進(jìn)外，管理上的進(jìn)步同樣不可忽視，刀具管理涉及刀具的選用、試驗(yàn)、采購(gòu)、調(diào)整、刃磨、修理、庫(kù)存設(shè)置及控制、刀具的使用壽命控制、生產(chǎn)中加工問(wèn)題的跟蹤分析和解決、刀具的優(yōu)化和改進(jìn)等，包含企業(yè)管理、質(zhì)量管理、物流管理、刀具技術(shù)、信息與數(shù)據(jù)庫(kù)的收集，財(cái)務(wù)與成本控制以及人力資源管理等多方面的工作，過(guò)程復(fù)雜，因此需要建立完善的刀具管理體系，以確保過(guò)程穩(wěn)定且可控、工作高效。
結(jié)語(yǔ)
充分發(fā)揮刀具優(yōu)勢(shì)，降低刀具加工成本，是刀具管理的主要工作。本文從發(fā)動(dòng)機(jī)加工的角度出發(fā)，結(jié)合技術(shù)管理經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了如何通過(guò)刀具的合理使用降低加工成本的一些方法。方法的選用，需要從具體情況出發(fā)，同時(shí)也需要刀具技術(shù)人員熟悉加工知識(shí)，及時(shí)掌握切削發(fā)展動(dòng)態(tài)。