降低刀具成本

作者：Peter Zelinski

欢迎访问e展厅 展厅 1 车刀/镗刀展厅 车刀, 槽刀, 切断刀, 倒角刀, 镗刀, ... 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。 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。   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% 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。 (end)

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