通過對整個金屬切削過程進行優(yōu)化，可以在加工中實現(xiàn)最高的出產(chǎn)率和利潤率。這項工作的基礎(chǔ)是明智地運用刀具切削參數(shù)，同時充分利用機床的加工能力。實現(xiàn)有效機床利用包含兩個重要組成部門。




一是找到將機器可用于切削金屬的時間量最大化的方法，第二部門包括使這一時間最富有成效、二是想法以最富有成效、最可靠、最具盈利性的方式利用這一時間。



將可用時間最大化



機床的充分利用必需始于將其可用于切割金屬的時間最大化。即使一臺機器全年365天都在車間中，它的出產(chǎn)可用性。在每周工作五天，天天單個班次的情況下除去每年花費在假期和其他事情上的時間，每年可用于出產(chǎn)的時間約為1,300或1,400機時。即使這樣，在這些時間內(nèi)，機器也并非都在切割金屬。編程和設(shè)置會耗費一定時間。要使非出產(chǎn)時間盡可能短，制造商應(yīng)采用包含離線編程和模塊化設(shè)計方法的戰(zhàn)略。刀具庫和自動刀具轉(zhuǎn)換器加快了刀具搬運這另一耗時勢件。機器人化工作處理和交換工作臺有助于減少裝載原始工件和卸載已完成零件所需的時間。通過進步編程速度、加快設(shè)置方法和簡化刀具及工作處理而節(jié)省的時間可以用于加工零件。



高效利用時間



實施最大化切割金屬可用時間的戰(zhàn)略后，制造商面對的題目是如何高效利用這些時間以盡可能低的本錢出產(chǎn)盡可能多的產(chǎn)品。樞紐在于在切削刃與工件材料接觸時充分利用機床功能。另外，了解機床的功能局限性也非常重要。



當(dāng)制定計劃以最有效的方式利用可用時間時，很顯然，無法改變加工工藝中的某些元素。加工工件的終極用途決定制造商應(yīng)選用的工件材料，而材料的可加工性指明了可以使用的初始切削參數(shù)。例如，鈦合金導(dǎo)熱機能較差，這就需要使用低切割速度和進給率來最大限度地減少熱量蘊蓄。機床功能也是給定的，由于通常情況下更換機器并不是一個直接選項。制造商在評估出產(chǎn)本錢時會意識到這些因素。然而，假如對機床特性評估不正確，并且采用了不可持續(xù)的切削工況，則會導(dǎo)致預(yù)計本錢和實際本錢相差甚遠。



在確定所有加工的初始切削參數(shù)時，需要遵守一些通用的規(guī)則。必需選擇適當(dāng)?shù)那邢魃疃群瓦M給率以避免刀具破損，確保形成所需切片，并限制熱量的產(chǎn)生。切削速渡過高將導(dǎo)致刀具快速磨損，而速渡過低將使刀具無法高效工作。



快速切割通常會在較短時間內(nèi)制成工件。固然加工時間縮短，但刀具壽命也會縮短，同時刀具本錢將會升高。將需要更造成具來完成工作，并且需要轉(zhuǎn)位和更換刀具產(chǎn)生的停機時間會增加整體運營本錢。實際上，快速切割、加工本錢更高與慢速切割、運營本錢更低之間是可以折中的。不亂的出產(chǎn)效率和工藝不亂性介于兩種方法之間：不夠充分的切削參數(shù)會降低本錢，但刀具不能高效工作，且出產(chǎn)率會下降;而越來越高的參數(shù)固然會進步出產(chǎn)率，但刀具會快速磨損或斷裂。



此外，切削工況的選擇不僅僅取決于切削工具，大多數(shù)情況下，還取決于機床的功能。不同的機床具有不同的功率、扭矩、轉(zhuǎn)速和不亂性限制。最顯而易見的限制是功率。



僅額定功率不會確定機器對特定應(yīng)用的功能。一個60-kW的機床好像可以提供充足的功率，但假如計劃制造12m長、3m直徑的扎輥，那么60kW并不夠。切削特定工件所需的功率取決于工件材料及尺寸、切削深度、進給率和切割速度。因為切削力跟著轉(zhuǎn)速的進步而成倍增加,功率需求將會進步。因此，高切割速度可能需要超過機器額定功率的功率。



此外，極端切削參數(shù)可能超出機床其它功能的承受能力。極高的切削深度會產(chǎn)生高于機床結(jié)構(gòu)剛度的力，振動可能會降低零件質(zhì)量。同樣，過高的進給率會產(chǎn)生大量切屑，會干涉切削過程并堵塞排屑系統(tǒng)。



要最大程度地在其功能限度內(nèi)利用機床，需要在切割參數(shù)開發(fā)中應(yīng)用智能、平衡的方法。通常，會涉及到降低切割速度，同時相應(yīng)進步進給率和切削深度。在考慮機床不亂性的情況下使用盡可能大的切削深度可以減少走刀次數(shù)，因此減短了加工時間。切削深度通常對刀具壽命的影響微乎其微，但切削速度對刀具壽命影響深遠。



同時，盡管極真?zhèn)€進給率對工件表面拋光有負(fù)面影響，仍應(yīng)最大程度進步進給率。



當(dāng)供給商實現(xiàn)進給率和切削深度的可靠組合后，可以使用切削速度對加工進行終極校準(zhǔn)。目的在于利用可提供富有成效的金屬切除率和工藝不亂性的切削前提。機器機能和切削參數(shù)的最佳組合可實現(xiàn)刀具本錢、工藝不亂性和出產(chǎn)率之間保持平衡。



未來戰(zhàn)略



假如意識到機床機能可對加工過程形成限制，更換機床并不是一種簡樸、快速或經(jīng)濟的解決方案。控制切削刀具應(yīng)用參數(shù)以使現(xiàn)有機床達到最佳機能是更快、更簡樸的方式。即使對新機床的投資具備可行性，相對較長的設(shè)備工作壽命也是一個重要的考慮因素。某家公司可能購買機能匹配或超過其當(dāng)前需要的機床，在接下來的五年、十年或更多年內(nèi)，零件工件材料、尺寸和體積等因素可以而且將會發(fā)生明顯變化，而機床仍可正常運行。



為了應(yīng)對這些變化，必需以更加明智的方式改變切削前提。



找到最大程度增加機床可用于切削金屬的時間的方法后，推薦的做法是為工件材料和相關(guān)加工選擇具有最適合的基體材料、鍍層和切削刃槽型的刀具。接下來是在保證刀具正常工作的情況下選擇最小的切削速度。之后，進給率和切削深度應(yīng)盡可能高，同時考慮機床的功率和不亂性特征。已經(jīng)創(chuàng)建了有助于確定加工參數(shù)和機器機能最佳匹配的數(shù)學(xué)公式。如有可能，車間可能傾向于執(zhí)行現(xiàn)場測試來獲得相似的結(jié)果。



通常情況下，公式僅可確認(rèn)事實情況。但在超過90%的情況下，簡樸、實際的最有效方在采用最大進給率和切削嘗試的同時使用較低的切削速度，并將切削速度作為校準(zhǔn)工具。這一方法不僅可以成功地提供可靠且富有成效的加工，而且還能充分利用現(xiàn)有機床的加工能力。




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