刀具切削效率為何不高 如何變成制造強國

盡管中國已經成為世界加工廠，但作為國民經濟支柱產業(yè)的制造業(yè)，其勞動生產率與美、歐、日等工業(yè)發(fā)達國家和地區(qū)相比還有很大的差距，僅為其1/20左右。刀具和切削技術落后是機械制造業(yè)勞動生產率低下的重要原因之一。為了把我國從制造大國變成制造強國，中國刀協(xié)從中國切削工作者的歷史責任的高度提出了“發(fā)展切削技術、建設制造強國”的宏偉目標。并從2005年起在團體會員單位開展“中國刀協(xié)20工程”活動，即要求會員單位通過對切削應用技術的培訓和先進刀具的推廣，用2年左右的時間率先實現(xiàn)提高切削效率20%的目標。這個目標的實現(xiàn)，需要各界的共同努力，為此，我們也必須清醒地認識到切削理念的三次進步。

一、加大刀具投入：

當前切削刀具及相關技術的發(fā)展日新月異，近年來在數(shù)控技術和刀具技術的共同推動下,切削加工進入了高速切削的階段。近年來刀具材料和涂層技術有了很大的發(fā)展，如PCD、CBN超硬刀具和陶瓷刀具的使用范圍不斷擴大，作為當前高速切削主力軍的涂層硬質合金刀具的切削性能大幅提高等。近20年來切削速度提高了5~10倍，生產效率提高了50%~100%。高速切削有一個特點，就是當切削速度上升到一定程度時，由于材料軟化等原因隨著切削速度的增加切削力反而下降，同時由于切屑帶走了大部分熱量甚至工件的溫升也會減小。不過受刀具材料性能限制,后一現(xiàn)象目前只在用PCD刀具加工鋁合金和軟質材料中才能觀察到。高速切削還適用于硬切削、干切削和重切削，是提高切削效率的有效手段。

現(xiàn)代加工中刀具費用一般只占制造成本的3%～4%，但它對總制造成本的影響卻要大得多。計劃經濟時代,機械加工企業(yè)從控制加工成本出發(fā),制訂刀具消耗定額、進行成本控制，我們也曾提到有些企業(yè)高效率的進口設備使用低性能的焊接刀具，不能發(fā)揮設備性能反而造成更大浪費的事實。有人計算過生產效率提高20%會使制造成本降低15%?，F(xiàn)在多數(shù)企業(yè)都算過這筆賬來了，加大刀具投入，用高速切削提高生產效率以降低總生產成本，是切削理念的一次進步。

二、創(chuàng)新刀具結構：

先進刀具有三大技術基礎：材料、涂層和結構創(chuàng)新。高速切削刀具主要依賴的是刀具材料和涂層技術的進步。高速切削可提高切削效率但不是惟一的手段。刀具的結構創(chuàng)新也是提高切削效率的有效手段。例如Iscar公司的大走刀量銑刀每齒走刀量達到3.5mm，Seco公司的復合孔加工刀具一次走刀就能完成鉆、鏜孔和端面倒角等。曲軸加工的工藝進步更具有說服力，曲軸車拉刀的發(fā)明使曲軸加工效率提高了10倍?，F(xiàn)在又出現(xiàn)了效率更高的曲軸高速銑刀，一次走刀就可完成7個主軸頸的加工。東風汽車公司量刃具廠已經成功地為國內汽車廠開發(fā)了曲軸車拉刀和高速銑刀并成功用于生產。上世紀八九十年代成都工具研究所在涂層、材料等單項技術都不占優(yōu)勢的情況下，憑借自主知識產權的刀具設計和工藝技術，加上涂層、材料和刀具結構創(chuàng)新技術的綜合運用，在高強度石油管螺紋刀具上實現(xiàn)了對國外知名企業(yè)的一次成功超越。還有許多例子都說明刀具結構創(chuàng)新往往更能有效地提高切削效率。要提高切削效率不能只盯著用最好的也常常是最貴的刀具來進行高速切削。在目前我們刀具材料和涂層技術與國外還有較大差距的情況下，注重刀具的結構創(chuàng)新往往是提高切削效率的更有效和更可行的手段。采用包括高速切削和刀具結構創(chuàng)新在內的各種手段實現(xiàn)高效切削，是切削理念的又一次進步。

三、優(yōu)化加工過程:

常凸顯出兩類新問題：一是切削效率提高的效果被大量的非切削時間所沖淡，二是在加工設備不太先進的情況下先進刀具的費用不堪重負。日本MARZAK公司稱他們的加工中心只有30%的時間在為公司創(chuàng)造效益。東方汽輪機廠進口的瑞士加工中心，其自動紀錄的切削時間也只有30%左右。切削技術在不斷發(fā)展，人們的認識在不斷深化：在提高加工效率的努力中只靠高性能的刀具是遠遠不夠的，通過切削應用技術提高切削生產效率的潛力還很大。

前面說過要進一步提高切削加工效率只靠先進刀具是不夠的。我們還應該掌握和運用與切削過程相關的技術，全面提高生產效率。進行刀具結構創(chuàng)新，改善刀具使用條件，合理選用刀具材料和涂層；另外，工藝方式的改革，還有管理手段和相關技術，他們同樣是提高生產效率的有效手段。說得更明確一點就是不要只盯著用最好的刀具這一條道，當前更要重視切削應用技術，向70%的時間要效率。

在廈門舉行的中國刀協(xié)工作會議上，東方汽輪機廠介紹了綜合運用切削應用技術全面提高切削加工效率的經驗。近年該企業(yè)努力推廣先進刀具，僅推廣可轉位刀具就提高生產效率30%。進而他們又在刀具結構創(chuàng)新上下功夫，與株洲鉆石切削刀具股份有限公司合作開發(fā)先進刀具，還對老式設備進行改造，以使用先進刀具來提高生產效率。最近他們又對全廠工藝配置進行優(yōu)化、加強管理、進行網(wǎng)絡編程和切削過程的計算機模擬等，進一步提高生產效率，用該廠總工藝師王政的話說是“向另外70%的時間要效益”。減少非切削時間的手段還很多，比如機外調刀、快速換刀、隨機測量、多工位加工、設置裝卸工位、采購可靠性高的設備減少維修停機時間等等。既要采用先進刀具，同時還要通過管理和應用相關技術優(yōu)化整個加工過程，實現(xiàn)高效加工是最近切削理念的第三次進步。

來源：機械專家網(wǎng)

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