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电火花EDM/线切割 |
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EDM总体拥有成本和生产力分析 |
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作者：Jerry Mercer |
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摘要：介绍 在竞争激烈的模具制造行业中，生产率是保持生产成本具有竞争力的关键。工厂在增加生产力的同时还要维持与放电加工操作相关的利润率。管理决策的一部分常常包括新的设备和技术。技术投资对于全球竞争力来说和优化资产所有权一样重要。
介绍
在竞争激烈的模具制造行业中，生产率是保持生产成本具有竞争力的关键。工厂在增加生产力的同时还要维持与放电加工操作相关的利润率。管理决策的一部分常常包括新的设备和技术。技术投资对于全球竞争力来说和优化资产所有权一样重要。
总体拥有成本（TCO)分析
总体拥有成本模式和分析普遍被用于购买新设备时的投资决策。评估过程的一部分应该包括一种审核：评估当前的设备和制造过程来决定满足现在和将来操作需求的容量或能力。
图片１：ＴＣＯ的流程
一次审核常常需要做以下内容：
* 将设备的实际性能和基准性能相比较
* 检查需要改进生产力的地方
* 考虑由于无法引进所需的新业务而失去的收入
* 评估生产缓慢以及无法即时交货的原因
* 检查超出公差范围和有缺陷的型腔的废品率
* 追踪超过保修期的设备的维修和保养
* 分析现有设备升级，更新或处置的经济性，而不是替换
对于固定资产，主要的成本因素是采购，能源，保养和修理。与整体价值有关的二级成本是生产力，风险和清理。一次价值评估反映出与固定资产采购相关的所有成本：包括在给定时间内资产的拥有和运行成本。这个信息是优化资产所有权和决定几个备选方案中最佳价值的有用工具。
一个好的ＴＣＯ分析应该符合企业规划并且识别出最佳的解决方案来满足企业目标。例如：提高为新客户服务或者拓展不同的市场的能力。采用新技术常常能够减免一些步骤，以及用新方法来工作。扩容和改进机加工表现常常是决定更换设备的动力。
TCO和EDM设备
当总体拥有成本原则与火花机操作主要方面相关时，如石墨材料，以及与价值主题相关的成本，生产力开始影响设备拥有和运行的获利能力。
将设备和石墨供应商提供的基准参数与实际成本比较，对ＥＤＭ过程的审核有助于识别出潜在的节省空间。
使用ＴＣＯ模式来审核加工过程可以从现有的设备中发现额外的产能，以及缩短ＥＤＭ加工时间，因而提高生产力。一旦有改进的机会，ＴＣＯ流程可以根据公司企业规划的需求以最低的总成本或最好的价值来识别备选方案。
电极材料
审核同样说明了ＥＤＭ设备运行最重要的因素是电极材料，因此材料的性能影响了每次加工的生产力和工厂的产能。每家设备制造商都公布了图表来说明标准金属切削率，特定加工参数下的电极损耗比率，以及最佳工况下放电加工的工作模型和电极材料。您可以以相同的参数，测量实际的金属切削率和电极损耗比率来比较设备的性能是否接近基准参数。如果操作中达不到基准参数，这家公司的生产周期就会长于同行竞争者。将基准参数与实际机床性能结合起来就可以看出机床当前的产能是否已经实现。如果当前机床没有达到制造商提供的基准生产标准，常常需要更换高性能的电极材料来提高生产力。这些基准设置可以是加工速度，损耗或表面光洁度等，这都取决于工厂的加工要求。
一旦确定了增加新设备的理由，审核会显示能获得的额外产能，以及在不增加新设备的前提下探索提高生产力的问题。当石墨电极材料是影响生产力的主要原因时，这尤其适用。如果加工中没有使用最佳的石墨材料，生产力会在多方面降低：不稳定的切割会使加工时间延长，材料无法有效地实现要求的表面光洁度，以及超出规格公差而报废零件或者表面产生点蚀。采购新的设备也许可以改善这些问题，但是最佳的解决方案还是使用好的石墨材料。
电极材料的特性同样也影响了工厂运营的其他方面或是成本中心。例如：制作电极和模具抛光。
由于电极的高损耗而重新制作电极或矫正电极同样会缩短工具的寿命以及增加加工成本。由于材料不稳定要想达到要求的表面光洁度需要增加型腔抛光的次数，这也增加了加工的成本。
使用高性能的电极材料增加了获利能力，同时减少了电极制作时间，放电加工时间和抛光时间。工厂如果仅关注于每立方英寸石墨价格，而不是与加工有关的总体生产成本，实际上不一定能节约成本，因为他们没有购买适合加工的最佳材料。即使产能没有问题，一台低效率的机床除了会增加人工成本外，还要消耗电，减少电介质，以及缩短过滤器的寿命。
ＴＣＯ以及电机材料的选择
当ＴＣＯ原则与火花机设备操作的主要方面相关时：例如石墨电极材料，价值主题以及生产力等因素都开始影响设备拥有和运行的获利能力。
如果在ＥＤＭ加工中使用的电极材料没有使应用最优化，生产力会在多方面降低。包括：包括切割速度不稳定延长了放电时间，不能有效地达到表面光洁度要求，以及由于超出规定公差标准和型腔内点蚀过多造成零件报废的可能性增加。电极材料的特性同样影响了工厂运营的其他方面和成本中心，例如：制作电极或模具抛光。由于电极损耗的增加，会要求重新制作电极或反复矫正电极，这就延长了加工时间以及增加成本，更不必说对切割工具的损耗了。
电极的性能主要受到所选石墨等级的影响。不考虑等级性能来选择石墨材料会导致电火花加工表现不佳。选择理想的电极材料会实现更快的金属切削率，更低的电极损耗，改善的表面光洁度效果，提高的切割稳定性以及降低可能发生的点蚀和积碳问题。
在ＥＤＭ应用中实现效率最大化的因素是所用电极材料的微观结构。由于ＥＤＭ切割的难度，材料结构的同性对于效率流失最小化是最重要的。结构不一致的材料其颗粒尺寸和气孔各不相同。这使得火花机不断启动自适控制功能通过冲洗和排除间隙杂质来自我调整解决问题。自适控制功能的每次调整都会造成ＥＤＭ加工效率的降低。过多的调整表示放电不稳定，并且常常是因为材料不同性才需要进行调整。这使得ＥＤＭ操作人员不需要经常修改程序就能保持放电稳定，提高了他们的工作效率。
和机床制造商一样，石墨制造商也可以提供模式和基准参数来帮助ＴＣＯ分析。在使用基准参数时，应该按照效率最大化的加工能力来选择石墨电极，才能达到要求的表面光洁度，复制型腔的重要细节或者实现足够的金属切削率。当比较各等级石墨时，可以以这个信息作为基准。
比较电极材料的另一个工具是石墨微观结构的显微图。因为火花机加工过程是为了让工件中的电极实现镜面效果，石墨的品质是加工的重要因素。具有同性结构和小颗粒的材料通常表现得更加稳定，常常能以更少的电极达到更佳的表面光洁度。然而大颗粒和结构不同性的电极材料常常无法实现好的表面光洁度，需要进行抛光处理。
ＴＣＯ性能模式
总体拥有成本模式（ＴＣＯ）模式能够快速而简单地概括及完全确定电极材料在ＥＤＭ应用中的效率和各方面的获利能力。
ＴＣＯ模式可以用于两个方面。第一个是估算模式。这种方法下输入从各种可用资源获得的信息，来表示各种加工参数下估算的ＥＤＭ性能。这种方法下需要记住的一点是通过测试得到的电极材料等级的数据不一定与工厂车间实际正在使用的材料相同。这种情况下，输出的数据可能是曲解的，可能无法反映出最精确的估算。
图２：将ＥＤＭ实际性能用于拥有成本模式，以及将不同的电极材料进行对比
第二种ＴＣＯ模式也是最精确的方法，记录一次控制测试或一次实际ＥＤＭ应用中的结果。就不需要对性能进行任何估算，而是去评估实际体验中得出的真实数据。图片２展示了一次真实ＥＤＭ应用下的ＴＣＯ模式，某家公司通过使用某种电极材料后评估得出这种材料更加合适。最初，由于发现推荐的材料成本更高，这种方法遇到了阻碍。在多次审议后，决定记录下两种材料的性能差异来确定今后应用中的获利能力。正如在此例中所看到的，使用更加适合的材料实际上能够降低总的操作成本，最终节约成本，即使所推荐的电极材料成本要高于目前使用的材料成本。
参照加工测试的实际结果要比估算的数据更加重要。尽管加工测试对于基准测试或性能估计都是很有用的，但他们不会体现出与ＥＤＭ加工时间相关的真实石墨成本，以及考虑到损耗和电极数量时的材料价格。在实际的工厂环境下比较两种等级的石墨说明了石墨性能对加工产生的影响。
ＴＣＯ模式检验了车间内与ＥＤＭ操作相关的石墨材料的影响，从电极制作到模具抛光。目标是确定提高生产力而降低生产成本。如果石墨等级是影响加工的因素，当新设备买回来后这个因素也会继续影响加工。
与基准相比较
通过使用设备和石墨供应商提供的基准参数，将实际成本与公布的基准数据相比，对ＥＤＭ加工的审核有助于发现可节省的空间。使用ＴＣＯ模式审核加工可以从现有设备中发现额外产能，缩短ＥＤＭ加工的时间，提高生产力。一旦找到改进的机会，ＴＣＯ流程可以识别出满足公司企业规划需求的最低总成本或最佳价值的备选。
如图片２展示的案例，工厂老板肯定了用最经济的材料可能不会带来性能的优势。这个测试表示了ＥＤＭ设备没有充分发挥其产能。审核说明了操作ＥＤＭ设备最重要的因素之一是电极材料，因为材料的性能影响每次加工的生产效率和工厂的产能。每个设备制造商都会提供数据来说明最优化条件下放电加工时不同机床的设置，工件和电极材料表现出的典型ＥＤＭ性能。
在ＴＣＯ模式下，您可以使用相同的参数，以及测试真实的ＥＤＭ结果来比较机床的表现是否与基准数据一致。如果加工中的表现达不到基准数据，工厂的生产周期会就比其他竞争者延长。将基准数据结合机床的实际表现可以表明当前机床的产能是否已经达到。如果当前机床的产能达不到机床制造商提供的基准数据，那么通过升级到更高性能的电极材料可以提高生产效率。这些基准设置可以加工速度，损耗或表面光洁度，取决于工厂的加工要求。
无论在ＴＣＯ模式中参考评估或实际数据，工厂主在某些时候必须检查他们的ＥＤＭ操作过程来确定设备是否全效运转，以及ＥＤＭ过程是否最优化而达到效率和收益率的最大化。花时间来做ＴＣＯ审核常常能发现在加工中哪些地方需要改进以及怎样能够提高竞争能力。
工厂如果只是考虑石墨的成本，而忽略了与加工相关的生产总成本实际上是不省钱的。因为他们没有最优化应用材料，以及最大化实现生产效率。(end)
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(投稿)
(6/13/2013) |
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