一、提高切削效率

1. 提高切削速度
   提高切削速度是提高加切削效率的一個非常有效的途徑。100年以來，經(jīng)過切削專家的不斷努力，主流刀具材料經(jīng)過了從高碳鋼、高速鋼、硬質(zhì)合金、涂層硬質(zhì)合金刀具等幾個階段，切削效率得到了極大的提高。以一個直徑65mm、長度1m的鋼件車削為例，100年以前大約耗時100分鐘，而現(xiàn)在的主流加工方法大約只需要1分鐘。由于加工效率的提到，金屬加工業(yè)者也獲得了及其可觀的經(jīng)濟(jì)效益。筆者1997年與一個閥門客戶進(jìn)行過一個閥門法蘭鉆孔的工藝改進(jìn)。該閥門客戶原長期使用高速鋼麻花鉆加工該法蘭上的螺栓孔，加工效率已經(jīng)成為其產(chǎn)能提高的瓶頸。但他們對于使用高效率的可轉(zhuǎn)位鉆頭心存疑慮，因為可轉(zhuǎn)位鉆頭刀體的價格比他們正在使用的高速鋼鉆頭高十多倍，況且高速鋼鉆頭的可刃磨次數(shù)不少，使用可轉(zhuǎn)位鉆頭的經(jīng)濟(jì)型也許不太理想。筆者與他們一起進(jìn)行了一系列的試驗和分析，最后表明由于切削效率的提高，加工工時大大減少，分?jǐn)傇诿總€工件上的成本大大下降，刀具的消耗費(fèi)用也有減少，在他們一個工作日上因此節(jié)約的加工成本就足以支付采購可轉(zhuǎn)位鉆頭刀體所需要的費(fèi)用。
   硬質(zhì)合金基材和涂層技術(shù)的發(fā)展，為提高加工效率，降低制造成本提供了技術(shù)保障。肯納金屬提供的一份資料表明，在切削鋼件時采用其KC9110材質(zhì)將有可能對加工效率極有幫助：KC9110那中溫CVD和普通CVD組成的鍍層總厚度達(dá)到24µm，從而可以大幅度提高切削速度；鈷加強(qiáng)的硬質(zhì)合金基材又對刀具韌性進(jìn)行了增強(qiáng)，從而提高了進(jìn)給率：在美國某企業(yè)的加工實際中，由于切削速度和進(jìn)給速度的同步提高，該工序的加工費(fèi)用由原來的近3.7萬美元銳減到不足0.9萬美元，下降幅度超過75%。#p#分頁標(biāo)題#e#
   必須指出，在常規(guī)的切削速度范圍內(nèi)，提高切削速度通常意味著刀具消耗的增加。如果其它條件不作變化，提高20%的切削速度可能意味著刀具消耗費(fèi)用會增加約50%。但是由于刀具費(fèi)用通常只占加工成本的2%～4%，該成本的增加對于總成本影響極其有限。但由于加工效率的提高，分?jǐn)偟焦ぜ系臋C(jī)床成本、廠房成本、勞動力成本、管理費(fèi)用成本都會下降，總的制造成本不但不會因刀具費(fèi)用的增加而增加，反而會加工效率的提高而降低。山特維克可樂滿的資料說，如果我們減低30%的刀具費(fèi)用，我們可以降低1%的成本；如果我們延長50%的刀具壽命，我們也可以降低1%的成本；但如果我們提高20%的加工效率，我們可能降低15%的成本。
2. 提高進(jìn)給率
   上面我們看到，提高切削速度可以提高加工效率，可以降低制造成本，但其刀具本身的費(fèi)用增加不少。那么，是否存在既可以提高加工效率，又可以在降低制造總成本的同時，也降低刀具本身的費(fèi)用呢？我們的初步答案之一是采用修光刃技術(shù)進(jìn)行大進(jìn)給加工。
   銑削的大進(jìn)給已經(jīng)存在很長時間了，而車削類型的大進(jìn)給則是近幾年來國際上技術(shù)領(lǐng)先的那些刀具供應(yīng)商都在大力推廣的一種新型技術(shù)。這種技術(shù)被普遍稱為“Wiper”技術(shù)，使用這種技術(shù)能在維持原有生產(chǎn)節(jié)拍的條件下大幅度降低工件表面粗糙度的數(shù)值，提高表面質(zhì)量；也可以在保持原來工件質(zhì)量的前提下大大減少加工時間，提高加工效率。圖1是由肯納金屬提供的一個圖表，紅色代表R0.8普通刀片所能達(dá)到的表面粗糙度，藍(lán)色代表使用Wiper刀片(MW槽形)所能的表面粗糙度。可以看出，如果使用f＝0.63相同的進(jìn)給率，普通R0.8刀片加工的工件表面粗糙度約16m，而Wiper刀片加工的工件表面粗糙度僅2.5m如果用普通R0.8刀片要達(dá)到2.5m的工件表面粗糙度則需要將進(jìn)給減少到約f＝0.22。
   目前國際上正在推行的所謂“高性能加工”則是銑削上使用大進(jìn)給的典型代表。不少國際著名的刀具廠商都提供這樣的刀具。這類刀具普遍采用小的主偏角以降低徑向切削力對刀具變形的影響，從而可以將非常大的進(jìn)給用于實際加工，提高切削效率。

   圖1

   /uploads/allimg/jxjq/20110419222626141> /uploads/allimg/jxjq/20110419222626142> 圖2
   提高進(jìn)給的另一個常用方法是通過使用更多齒數(shù)的刀具來提高進(jìn)給速度。刀片的進(jìn)給率常常受刀片厚度的影響或表面質(zhì)量的要求而局限在某一個范圍內(nèi)，而采用密齒刀具或其它更多齒數(shù)的方法就可以在不改變切削速度和進(jìn)給率的前提下提高進(jìn)給速度。圖2是兩種多齒擴(kuò)孔刀具，(a)是山特維克可樂滿的三齒擴(kuò)孔刀具，它對于常見的兩齒可調(diào)擴(kuò)孔刀具而言可以增加50%的進(jìn)給速度；(b)是肯納金屬用于汽車缸體加工的一把不可調(diào)節(jié)的擴(kuò)孔刀具，它的齒數(shù)高達(dá)7個，加工效率是常見的兩齒擴(kuò)孔刀具的350%。
3. 大切深加工
   大切深的加工對于提高加工效率同樣是非常有效的。在加工余量比較大的場合，運(yùn)用大切深加工可以有效減少走刀次數(shù)，從而提高金屬切除率。但大切深常常帶來大的切削功率需求，這一點我們在應(yīng)用時要注意機(jī)床和工藝系統(tǒng)的其它部分能否滿足其功率需求。同時，大切深加工對刀具結(jié)構(gòu)也有一定要求，如單面負(fù)型刀片要優(yōu)于雙面負(fù)型刀片，立裝刀片要優(yōu)于臥裝刀片等等，具體請向?qū)I(yè)刀具技術(shù)人員咨詢。

二、減少非加工時間