山特維克可樂滿：鋼件車削工序的新方法，助您降低單件成本，提高盈利

在當前這個特殊的艱難時期，制造商們面臨著更大的競爭壓力，其中包括復(fù)雜鋼件的批量生產(chǎn)。

在本文中，山特維克可樂滿產(chǎn)品經(jīng)理RolfOlofsson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。

金屬切削主要是實現(xiàn)兩大目標：首先，保持*大產(chǎn)出；其次，保持*低生產(chǎn)成本。每一個目標都應(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，就要求刀具的每個刃口能生產(chǎn)更多工件，同時保證加工安全性，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、機床利用率的提升，同時盡量減少生產(chǎn)中斷。

無論面臨的是何種狀況，制造商都應(yīng)當努力使產(chǎn)量*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)。要在實現(xiàn)這一點的同時*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。

*大程度延長加工時間

根據(jù)山特維克可樂滿的計算，刀具成本可占總制造成本的3-5%。當考慮購買消耗品刀具時，例如用于鋼件車削的硬質(zhì)合金刀片，很自然地會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不同的角度：重新評估如何將刀具成本這個因素納入全部生產(chǎn)成本的管理，包括設(shè)備折舊這樣的經(jīng)常性支出。

以某個加工車間的某個典型工作日為例，總共14.4小時兩班制，其中60%的時間用于生產(chǎn)(可稱為切削時間)，而其余40%的時間用于其他事項(可稱為非切削時間)。很顯然，這個車間的目標應(yīng)當是縮短非切削用時和*大程度延長加工時間。

而*佳實現(xiàn)方法是：縮短單位產(chǎn)出時間，同時提升加工刀具利用率。機床利用率每提高20%可增加10%的毛利率。

延長刀具壽命

全新ISOP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，其中一種是測量某段時間內(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)。實際上，任何刀片材質(zhì)若想宣揚“*”特性，都需要滿足很多必要條件�？箶嗔研灾陵P(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，同時消除非持續(xù)的、且往往不可控的磨損。換言之：要實現(xiàn)刀具磨損可預(yù)測。當然并不是說可以輕松實現(xiàn)完全可預(yù)測一尤其考慮到當前的機械加工趨勢：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*佳磨損形式都是：可控的后刀面磨損，因為這能夠?qū)崿F(xiàn)切削刃的壽命可預(yù)測。理想的刀片材質(zhì)應(yīng)當能夠限制意外類型磨損的發(fā)展一且在有些工序中，應(yīng)當能夠避免此類型磨損。

為應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，山特維克可樂滿發(fā)布了全新ISOP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)主要是在需要更強耐磨性能和耐熱能力時作為GC4425材質(zhì)的補充。

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廢。

GC4425和GC4415均采用了第二代Inveio?技術(shù)。Inveio何以如此獨特？通過對材質(zhì)進行顯微鏡級別的觀察可一探究竟：材質(zhì)的表面是獨具特色的單向晶體結(jié)構(gòu)。氧化鋁涂層中的每一個晶體都朝同一個方向排列，因此創(chuàng)建了一個面向切削區(qū)域的強大屏障。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、進給及切削深度這三個主要的切削參數(shù)對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%。由美國機械工程師FrederickWinslowTaylor在20世紀初研究出的一個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：*大程度加大切深可減少所需的切削次數(shù)，進而縮短加工用時。但同時，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)當從刀具作業(yè)的整體理念進行考量。刀片材質(zhì)、夾具設(shè)計以及刀柄等所有因素都可能有助于提升產(chǎn)量、降低成本和增強加工安全性。

這種方式曾得到山特維克可樂滿客戶的檢驗：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40HRC(HardnessRockwellC，洛氏硬度C級)的鉻鉬合金鋼。

4140PHT工件經(jīng)過多方位的外粗加工。將GC4425與競爭對手用于相同工藝的ISO刀片進行了性能對比。

我們得以提升切削速度(vc)和大幅提高進給率(fn)：競爭對手的刀片vc=183m/min(600ft/min)，fn=0.33mm/rev(0.013in/rev)；而GC4425刀片的vc=244m/min(800ft/min)，fn=0.51mm/rev(0.02in/rev)。

*終，山特維克可樂滿的刀片實現(xiàn)了生產(chǎn)率100%的提升，同時生產(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，制造商們可以實現(xiàn)更經(jīng)濟的生產(chǎn)以及更低的單件成本。如果制造商想要保持競爭力，這種針對刀片材質(zhì)、槽型及整體制造經(jīng)濟性的“整體統(tǒng)籌”方法將發(fā)揮至關(guān)重要的作用。