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数控刀具

降低刀具成本

西部车床阅读 2
当某车间想从切削刀具采购方面实现成本节省时，很可能要考虑两个因素：那就是刀具寿命和刀具价格。在对具有竞争性的同等刀具进行评价时，车间要考虑从每把刀具中可以获得多大的用途，以及对每一分钟或一小时切削，它要支付多高的成本。但是，这是不是找出刀具可以实现最大节省的最佳途径呢？

主要是提高切削能力

刀具供应商山特维克可乐满(Sandvik Coromant)已经实施的调研说明了该方法为什么存在问题。该调研对一些制造商进行了调查，以评测对加工件成本有影响的一些因素。数字表明，当涉及到成本节省的潜力时，刀具的价格和寿命都没有很大关系。

表1可变成本

仅在生产中发生的成本

  • 切削刀具

    • 3%

  • 工件材料

    • 17%固定成本

    所有时间都发生的成本

  • 机械

    • 27%

  • 劳动力

    • 31%

  • 厂房和管理

    • 22%表1列出了这些数字，它们以百分比方式表示每个零件的平均成本。切削刀具的成本只占总成本的3%，这意味着刀具寿命或价格方面的改善，只能提供很小的节省。这些数字还说明了刀具的哪些方面具有更大的节省潜力。

    表2 改变前情形A

    省30%的

    刀具费用情形B

    延长50%的

    刀具寿命情形C

    提高20%的

    切削速度可变成本

  • 切削刀具

    • $0.30$0.21$0.20$0.45

  • 工件材料

    • $1.70$1.70$1.70$1.70固定成本

  • 机械

    • $2.70$2.70$2.70$2.16

  • 劳动力

    • $3.10$3.10$3.10$2.48

  • 厂房和管理

    • $2.20$2.20$2.20$1.76每件成本$10.00$9.91$9.90$8.55节省百分比 1%1%15%

    表2中将这些数字用在三种不同的方法中用于降低成本。比较时假定一批工件当前成本为10美元/件，意味着切削刀具3%转化为30美分，而工件材料的17%转化为1.7美元等。
    情形A是“打败刀具供应商”式方法。车间在刀具价格方面赢得30%的减价。但是，即使这么高的减价也仅转化为每个零件9美分，节省比小于1%。
    情形B将焦点放在刀具寿命上。车间进行了比较实验，通过这种方式它找出了可以保证50%更长寿命的刀具。但是这种节省产生的真正影响同样也很低。每个工件所节省的微不足道的钱也只代表1%的成本节省。
    现在来看看情形C，其中刀具的变化使得切削速度可以提高20%。尽管能够实现这么高转速的刀具价格要贵得多，但新刀具通过影响更大的费用开支源而证实了自己的价值。
    随着提高转速，降低循环时间，从而提高了加工能力。如果存在需要这种加工能力的作业，则对相应工件而言，分摊后的机床、劳动力以及管理成本均降低，从而使总成本节省达15%之多(该数字甚至不包括因改善生产时间而带来的其它好处)。
    表2提供的比较不一定是对高切削速度有利的论据。相反，它是节省时间的有利论据。这里所提供的逻辑同样适合组合刀具 — 将多个步骤合并到一刀中，或者设计用于直接加工出光滑的表面，从而可以免除精加工步骤的刀具。这种刀具可能要贵一些，但是，如果它可以节省时间并实现快速加工的话，则它可以实现很高的节省比例。

    涂层刀具对成本的影响

    通过降低刀具磨损，刀具涂层可以延长刀具的使用寿命，从而赢回投资成本。对刀具涂层价值的这种说法已经得到了人们的理解。但是，这种说法也不全面。许多加工厂在刀具方面的花费不够高，因此无法仅在刀具寿命这一个方面来显示涂层刀具的价值。不过，这些加工厂中依然可以从涂层刀具中受益。
    让我们看看下面的饼图。其数据来源于Balzers公司(纽约的Amherst)，Balzers开发和应用金属加工切削刀具涂层(及其它涂层)。饼图说明了典型的加工过程中费用的支出。这些成本的相对数量级从一个零件到另一个零件、从一种工艺到另一种工艺将有很大差异，但是某些基本的结论却大致适用。该饼图显示的一种情况是，刀具的成本

    • 受刀具寿命变化影响的一种开销源
    • 只代表总成本很少的一部分。
    但同时，该图还显示出其它两个较大的开销源 — 加工时间和冷却液。采用涂层可以降低这两项开支。
    对于冷却液，刀具涂层可以消除这种开支。涂层 — 特别是氮化铝钛(TiAlN) — 可以充当热屏障的作用，阻止大部分热量影响刀具本身的材料。借助这种效应，通常使用TiAlN刀具时不用溢流冷却液。
    用涂层刀具还可以加工得更快。由于总成本的份额是以加工时间来表示的，因此这种优点可能比简单地延长刀具寿命而不提高转速更有价值。
    在任何情况下，这三个因素 — 刀具寿命、冷却液的使用以及加工时间 — 加在一起将决定对于某个特定加工应用场合采用涂层刀具是否值得。
    并非所有涂层都是一样的。TiAlN、氮化钛、碳氮化钛及金刚石涂层等都在不同加工应用中表现出色。而仅对TiAlN就存在不同的变体。
    最近Balzers产品系列增加了一名新成员，即公司的“Futura Nano” TiAlN。现有TiAlN涂层的这种升级，带有公司所称的“纳米结构设计”，它提高了硬度对剩余压缩应力之比。公司称，热阻力、化学阻力以及刀刃几何特征的重现精度都得到了提高。这种涂层可以用于钻头、铣刀及滚齿刀等。

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