哈爾濱中天數(shù)控工具有限責(zé)任公司
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在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、缸蓋、框架、曲軸、凸輪軸和連桿等主要零件的加工過程中，有效的刀具管理在幫助企業(yè)提高效率、降低成本中扮演著重要角色，受到越來越多的企業(yè)關(guān)注。
一般來說，汽車行業(yè)刀具的消耗占單個(gè)零件生產(chǎn)總成本的3%～5%，但是通過優(yōu)化刀具應(yīng)用和工藝流程，卻能為生產(chǎn)總成本帶來15%甚至30%的節(jié)約。在我公司，通過對(duì)刀具的前期控制和管理有效地保證了后期的生產(chǎn)及效率的提高，為降低刀具成本打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
刀具的使用情況
我公司的刀具使用情況有兩種。一種是交鑰匙項(xiàng)目，即由機(jī)床廠家全部承包（包括刀具方案設(shè)計(jì)、選用和采購(gòu)）。通過與廠家的技術(shù)交流、方案會(huì)審、預(yù)驗(yàn)收和終驗(yàn)收等方式，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，我們結(jié)合技術(shù)部門的產(chǎn)品工藝規(guī)劃，對(duì)刀具的選用提出具體要求，以滿足生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的使用以及將來刀具管理的需要。
雖然是交鑰匙工程，但我們也不能有絲毫的殆懈，前期也要做好充分的準(zhǔn)備工作和市場(chǎng)調(diào)研。2008年我公司完成的一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)線的交鑰匙項(xiàng)目，在籌建初期與機(jī)床廠家進(jìn)行技術(shù)交流時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)加工缸蓋座圈的刀具結(jié)構(gòu)存在異議，廠家提供的刀輔具結(jié)構(gòu)不能滿足我們的刀具供貨和儲(chǔ)備，且加工質(zhì)量存在隱患，尤其存在輔具結(jié)構(gòu)壽命不長(zhǎng)的現(xiàn)象，將不能滿足投產(chǎn)后的大批量生產(chǎn)要求。溝通后，該刀具廠家仍堅(jiān)持使用此結(jié)構(gòu)刀具，并表示該刀具在國(guó)內(nèi)某汽車發(fā)動(dòng)機(jī)廠使用效果良好。經(jīng)過多方位的了解并與機(jī)床廠家的溝通和分析，我們最終放棄了該刀具廠家的實(shí)施方案。2009年4月，我們得到信息，某汽車發(fā)動(dòng)機(jī)廠因使用該結(jié)構(gòu)的刀具成本過高及質(zhì)量不穩(wěn)定等因素，已將對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行更改。而我公司通過前期的有效管理控制，保證了發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)線投產(chǎn)后的生產(chǎn)效率和成本控制，從而避免了因更換輔具造成的至少60萬元的浪費(fèi)。
另一種情況是由我公司發(fā)動(dòng)機(jī)事業(yè)部自己承擔(dān)完成的項(xiàng)目，即裝備供應(yīng)商只負(fù)責(zé)提供機(jī)床，刀具選型及采購(gòu)由我們自己完成。在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，我們根據(jù)技術(shù)部門的工藝方案規(guī)劃，結(jié)合現(xiàn)有刀具供應(yīng)商（如Sandvik、Kennamatel、Guhring、Mapal及Walter等）的產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)，選用最合適、性價(jià)比最佳的刀具方案。目前已實(shí)行的成功案例并有萬臺(tái)以上批量生產(chǎn)的產(chǎn)能項(xiàng)目有：477缸蓋項(xiàng)目及后期的產(chǎn)能擴(kuò)大項(xiàng)目，472發(fā)動(dòng)機(jī)缸體缸蓋擴(kuò)產(chǎn)能項(xiàng)目等。
有效的刀具管理
目前，在蕪湖瑞利工具有限公司與我公司發(fā)動(dòng)機(jī)事業(yè)部合作的刀具管理項(xiàng)目中，我們主要采取了以下措施和方法：
首先，從源頭抓起，即新的項(xiàng)目啟動(dòng)之時(shí)就開始實(shí)施刀具管理。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)使用狀況和刀具管理經(jīng)驗(yàn)，對(duì)刀具廠家、刀具結(jié)構(gòu)及刀具參數(shù)的選用等提出管理要求。其次，在發(fā)動(dòng)機(jī)的加工過程中進(jìn)行刀具管理。不但提供現(xiàn)場(chǎng)刀具修磨和刀具調(diào)整，而且主要任務(wù)是在現(xiàn)場(chǎng)的加工過程中，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，根據(jù)技術(shù)部門的工藝方案規(guī)劃，進(jìn)行刀具的過程優(yōu)化、改善和庫(kù)存管理。同時(shí)，每個(gè)產(chǎn)品配備一名刀具技術(shù)人員，加上一名刀具主管長(zhǎng)駐生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，以保證通過刀具管理來提高生產(chǎn)效率和降低刀具成本。在此，我們可以通過372發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品自開始實(shí)行SOP生產(chǎn)以來的單臺(tái)刀具成本消耗情況（見圖1）看出所取得的成績(jī)。
圖1 372發(fā)動(dòng)機(jī)的單臺(tái)刀具成本年平均下降幅度消耗情況
實(shí)施刀具管理的成功案例
案例一：SQR481發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品的鑄鐵框架線從項(xiàng)目開始SOP生產(chǎn)以來一直采用φ25立銑刀加工框架的凸臺(tái)面，因凸臺(tái)面較大需要走插補(bǔ)加工，造成加工面有明顯的接刀痕。同時(shí)，加工凸臺(tái)面的生產(chǎn)節(jié)拍是120s/件，嚴(yán)重制約了生產(chǎn)的效率，成為該框架線產(chǎn)能提升的一個(gè)瓶頸。于是，我們結(jié)合生產(chǎn)線加工工藝和夾具設(shè)計(jì)等因素，重新選擇了直徑更大的φ32立銑刀（見圖2），進(jìn)行加工只需60s/件，生產(chǎn)效率提高一倍，同時(shí)刀具的壽命提高到800件，單臺(tái)刀具成本消耗節(jié)約0.4元/件。
圖2 直徑更大的φ32立銑刀
案例二：SQR372發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品自產(chǎn)能由每天日產(chǎn)400臺(tái)擴(kuò)產(chǎn)到770臺(tái)后，粗加工缸蓋火花塞孔的T3203三刃麻花鉆（見圖3）在切削時(shí)頻繁出現(xiàn)卡刀現(xiàn)象（見圖4），造成缸蓋報(bào)廢。這種現(xiàn)象幾乎每天出現(xiàn)2～3次，生產(chǎn)效率幾乎與沒有提升前差不多。
圖3 改善前的三刃麻花鉆
圖4 現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的異?？ǖ冬F(xiàn)象
經(jīng)過多方位的實(shí)踐試驗(yàn)，如改變切削參數(shù)、修改鉆頭的幾何參數(shù)和改變鉆頭的加工方式等，都沒有解決這一問題。最終，我們分析認(rèn)定，在產(chǎn)能提升變化過程中變化最大的是更改了原有的機(jī)床，于是得出結(jié)論：現(xiàn)有刀具不能滿足新機(jī)床的加工要求。為了徹底解決此問題，我們重新選擇了一種容屑量大的兩刃直槽鉆（見圖5），在得到技術(shù)部門的工藝員認(rèn)可后進(jìn)行試切，取得了很好的效果。投入生產(chǎn)半年來，未出現(xiàn)卡刀現(xiàn)象，從而保證了車間每天的生產(chǎn)效率。
圖5 改善后使用的兩刃直槽鉆
案例三：我公司2008年剛開始SOP的一條“交鑰匙”生產(chǎn)線項(xiàng)目，加工SQR481發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品的鑄鐵缸體曲軸孔時(shí)出現(xiàn)加工表面粗糙度很不穩(wěn)定，且有明顯退刀痕的現(xiàn)象。加工該曲軸孔的鏜刀刀片壽命正常最多只能達(dá)到50件/刃，刀具的調(diào)整每次需要花費(fèi)半小時(shí)，且每次不能100%保證一次性尺寸合格，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)效率。
在經(jīng)過多次實(shí)踐后，我們綜合分析制定了以下兩項(xiàng)措施：一是改善刀具加工方式，即把鏜刀由以前的旋轉(zhuǎn)退刀改成靜止退刀，大大減少了工件表面的退刀痕；二是減少鏜刀的一次性裝夾刀片數(shù)量，將精加工的4個(gè)刀片改成2個(gè)刀片，不但解決了刀具調(diào)整一次性合格問題，而且解決了加工工件表面粗糙度的問題，鏜刀刀片的加工壽命立即提高到120件/刃。合理的刀具改善措施有效地保證了生產(chǎn)的順暢，提高了生產(chǎn)效率，解決了刀痕和粗糙度差等質(zhì)量問題，減少了換刀和檢測(cè)時(shí)間，節(jié)約單臺(tái)刀具成本消耗24.8 元/件。
結(jié)語
有效的刀具管理，能夠快速地對(duì)刀具進(jìn)行優(yōu)化，大幅度提升刀具的性能和壽命，提高生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量水平，幫助企業(yè)降低制造成本，使企業(yè)在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中處于有利地位。在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、缸蓋、框架、曲軸、凸輪軸和連桿等主要零件的加工過程中，有效的刀具管理在幫助企業(yè)提高效率、降低成本中扮演著重要角色，受到越來越多的企業(yè)關(guān)注。
現(xiàn)將我們通過學(xué)習(xí)和自主創(chuàng)新的刀具管理經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)：
1. 刀具文件信息管理是刀具管理中必不可少的重要環(huán)節(jié)，對(duì)刀具應(yīng)用起著指導(dǎo)性作用，是我們?cè)趯?shí)踐應(yīng)用刀具中必不可少的依據(jù)，讓所有的應(yīng)用刀具有法可依、有章可選，是提高產(chǎn)品加工質(zhì)量、保證生產(chǎn)需要、提高生產(chǎn)效率、降低刀具成本和降低刀具庫(kù)存資金的前提條件。
我們的刀具技術(shù)人員和管理人員根據(jù)實(shí)踐和理論相結(jié)合自主創(chuàng)新了一系列的刀具管理文件，如《刀具更換計(jì)劃表》保證刀具的合理使用，《工裝作業(yè)指導(dǎo)書》保證刀具的正確使用，《刀具最高最低庫(kù)存一覽表》保證刀具的合理采購(gòu)和儲(chǔ)存，《刀具周轉(zhuǎn)備用表》保證生產(chǎn)效率的提高和刀具資產(chǎn)的穩(wěn)定性。同時(shí)，我們又制定了《刀具消耗明細(xì)表》去驗(yàn)證《刀具更換計(jì)劃表》和《刀具最高最低庫(kù)存一覽表》等刀具文件的合理性和指導(dǎo)性，使得我們制定的每一個(gè)刀具文件既獨(dú)立對(duì)刀具管理的每一個(gè)環(huán)節(jié)過程進(jìn)行監(jiān)控，又是所有的能夠相互聯(lián)系地進(jìn)行監(jiān)控刀具管理的整個(gè)過程。為此，有效的管理應(yīng)具備完善的數(shù)據(jù)庫(kù)管理功能，能夠?qū)嵭蟹浅ｌ`活、高效地對(duì)不同生產(chǎn)廠家、不同類型和不同加工產(chǎn)品的刀具進(jìn)行與其有關(guān)的采購(gòu)、物流、調(diào)整、刃磨、修理、加工問題解決、刀具優(yōu)化和成本控制等工作在一個(gè)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)一體化的管理，以此實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一指揮、協(xié)調(diào)、快速響應(yīng)和高效運(yùn)作，確保生產(chǎn)效率獲得可靠、有力的支持，可輕松獲得刀具的最優(yōu)資源配置，有效地降低生產(chǎn)中的刀具成本。
2. 刀具的過程優(yōu)化是有效進(jìn)行刀具管理的最重要的部分。由于切削加工是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)問題，工藝、機(jī)床、夾具、切削液及切削參數(shù)的變化都對(duì)刀具的壽命有影響，從而引起刀具本身結(jié)構(gòu)形式、刀具材料和表面涂層等方面的變化。為此，我們?cè)谡_使用刀具的前提下，監(jiān)控刀具壽命、刀具磨損量、刀具異常以及其他形式刀具故障的發(fā)現(xiàn)等方面來進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，選擇合理的刀具加工方式、切削加工參數(shù)、刀具壽命以及加工工藝路線，加強(qiáng)對(duì)刀具非正常消耗的預(yù)防和控制，保證調(diào)刀一次合格率等，最終達(dá)到提高生產(chǎn)效率、加工質(zhì)量水平和降低制造成本的目的。
文章來源：中國(guó)刀具信息網(wǎng) 添加人：阿刀
