在柔性加工生產(chǎn)線中如何提升刀具管理水平

隨著國內(nèi)汽車制造業(yè)的快速發(fā)展，發(fā)動機零部件的機械加工水平不斷提升，為適應激烈的市場競爭，柔性加工生產(chǎn)線(FMS)應運而生。 
    建立FMS的目的是為解決多品種、中小批量產(chǎn)品生產(chǎn)效率低、研發(fā)周期長、產(chǎn)品換型快等問題。FMS要實現(xiàn)自動化加工，各類數(shù)控加工中心機床必不可少，高效、高速的先進切削技術層出不窮，新的刀具結(jié)構、新的刀具材料、新的刀具涂層技術和具有新型切削刃幾何形狀的刀片也被不斷研究和開發(fā)出來:為適應數(shù)控機床和高速加工需要的刀具夾持系統(tǒng)如HSK刀柄、熱套刀柄、液壓刀柄等新型刀柄獲得廣泛應用;為提高生產(chǎn)效率和減少換刀時間，在汽車零部件的加工中越來越多地使用了各種復合刀具，如鉆鏜復合、鉆鉸復合、鉆攻復合等各類刀具以及結(jié)構復雜的展開式刀具等。 
      為確保生產(chǎn)線能及時得到符合要求的、數(shù)量足夠的、性價比優(yōu)異的刀具，必須對刀具的維護和保養(yǎng)、預調(diào)整和檢測、刀具壽命等方面實施有效控制，當發(fā)生加工問題或刀具問題時，生產(chǎn)線得到快速的響應和支持，迅速分析和解決出現(xiàn)的問題，以使生產(chǎn)正常進行，將各種損失降低到最低限度。 
      面對現(xiàn)代汽車制造業(yè)既要柔性還要高效生產(chǎn)的挑戰(zhàn)，面對日益激烈的市場競爭和不斷降低制造成本的壓力，刀具管理水平的高低直接關系到刀具的成本控制，刀具管理需要既能保證生產(chǎn)線及時得到符合要求的所需刀具，又要使庫存刀具數(shù)量保持在最低的必要水平上，使得流動資金的占用及其引起的財務費用降到最低；并能在發(fā)生刀具非正常消耗時做出及時和快速的反應，確保生產(chǎn)正常進行。因此刀具管理成為各汽車制造企業(yè)日益關注的熱點。 
    FMS運行時，刀具處于一個動態(tài)變化的過程中,因此刀具管理就顯得十分必要。如何提高刀具管理水平，需從以下幾方面的入手：
刀具的優(yōu)化配置
    面對當前激烈的市場競爭，各機械制造企業(yè)特別是汽車制造企業(yè)都把提高效率、降低成本作為最重要的任務和目標之一，由于切削加工是一個復雜的系統(tǒng)問題，工藝、機床、夾具、切削液、切削參數(shù)的變化都對刀具的壽命有影響，從而引起刀具本身結(jié)構形式、刀具材料、表面涂層等方面的變化。 
    采用高速、高效加工，理論上應能提高生產(chǎn)效率，但對于實行了流水生產(chǎn)的汽車制造業(yè)來說，要能真正提高生產(chǎn)效率，需對刀具進行合理的策劃，優(yōu)化刀具配置，具體應解決好以下幾方面的工作： 
    高度重視項目規(guī)劃、投資階段刀具方面的工作：近年來國內(nèi)外的工作實踐表明，刀具加工方式不合理可能影響一臺價值幾百萬元設備效率的發(fā)揮，工藝規(guī)劃階段對刀具的設計、選型在很大程度上決定了生產(chǎn)階段的制造成本和刀具費用,應處理好一次性設備、刀具投資與長期性刀具消耗費用之間的關系。有的項目在項目規(guī)劃時節(jié)約了設備投資，采用了昂貴的刀具或不合理的切削參數(shù)，造成刀具壽命短以及長期的刀具消耗成本過高的問題，給刀具管理工作帶來很多不利因素。 
    擬定合理的切削加工參數(shù)：加工節(jié)拍的快慢直接影響刀具的采購價格和零件制造成本的高低。 
    擬定合理的刀具壽命：刀具耐用度及換刀頻次高低、換刀時間長短直接影響機床開動率。 
    擬定合理的加工工藝路線：合理的加工工藝路線是保證生產(chǎn)線上各臺設備均衡性生產(chǎn)的關鍵。 
    提高高速加工刀具預調(diào)整和檢測水平，保證調(diào)刀一次合格率。 
    加強對刀具非正常消耗的預防和控制，應設法控制工件的毛坯質(zhì)量、機床的穩(wěn)定運行能力、切削液的濃度配比、刀具涂層質(zhì)量的穩(wěn)定性和一致性。
    刀具配置方案通常是以工藝文件的形式從設計部門逐步移交到生產(chǎn)車間。刀具配置方案的優(yōu)劣直接影響刀具管理水平的提升，刀具配置方案應以工程語言CAD刀具圖紙(應包括刀具類別、刀具供應商、刀柄類型、刀具的長度直徑、被加工零件名稱、緊固件清單、實際加工參數(shù)等相關信息)來表達刀具信息，刀具圖紙和技術數(shù)據(jù)應采用數(shù)字化形式，便于刀具信息能在各臺計算機間傳輸，實現(xiàn)采購、物流、調(diào)整、刃磨、生產(chǎn)線之間的網(wǎng)絡化通訊與管理。 
    刀具的采購、貯存和交換
    刀具采購部門根據(jù)工藝部門提供的CAD刀具圖紙核對庫存，生成刀具采購清單。 
    刀具的貯存應將刀具、刀具組件(易損件或耐用件)、可修磨刀具或不可修磨刀具進行分類并進行存儲編號，建立存貨管理信息。 
    刀具交換時能夠及時了解到庫房刀具積壓、短缺預警信息。
刀具的分配與調(diào)度
    零件程序員可根據(jù)CAD刀具圖紙上具有惟一性的刀具編號(如同身份證號碼)，對刀庫內(nèi)的刀具進行直接調(diào)用，刀具調(diào)整人員根據(jù)CAD刀具圖紙進行刀具預調(diào)整，由人工將刃磨好的專用刀具或購買來的標準刀具，在對刀儀上測量相關數(shù)據(jù)。測量完成后，與標準刀套組裝好，再將刀具結(jié)構參數(shù)和刀具代碼以及其他有關信息輸入到計算機。
刀具的監(jiān)控
    刀具的監(jiān)控主要是為了及時了解正在使用的刀具因磨損而發(fā)生的性質(zhì)變化。目前，監(jiān)控主要從刀具壽命、刀具磨損量的監(jiān)測、刀具斷裂以及其它形式刀具故障的發(fā)現(xiàn)三個方面來進行。刀具壽命是指刀具的耐用度，即正常情況下，磨損量達到磨鈍標準為止總的切削時間或加工件數(shù)。刀具壽命值可以用計算方法求得，但通常都是用實驗方法來測定，將測試的壽命值記錄在各把刀具的文件中。刀具裝入機床后，對加工件數(shù)或加工時間進行設定。
刀具的信息管理
    刀具信息的內(nèi)容主要包括刀具編碼信息及刀具幾何形狀和屬性信息。刀具信息除了為刀具管理服務之外，還要作為信息源，為刀具的合理配置、生產(chǎn)調(diào)度、庫存管理、物料采購、刀具預調(diào)和維修等提供服務。由于FMS需要的刀具品種和數(shù)量非常多，因此要建立刀具數(shù)據(jù)庫。刀具工程師可以針對某個特定加工任務在系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)庫中進行搜索，尋找合適的匹配刀具，減少刀具品種規(guī)格的重復冗余。 
    傳統(tǒng)的企業(yè)管理將刀具僅作為一種輔助性的工具來管理，與刀具有關的采購、物流、調(diào)整、刃磨、修理、加工問題解決、刀具優(yōu)化、成本控制等工作分屬到企業(yè)內(nèi)不同的部門分別管理，這樣往往不能及時、按需、高效、低成本地向生產(chǎn)線供應高性能、高質(zhì)量的刀具，甚至可能影響生產(chǎn)的正常進行，造成較大的經(jīng)濟損失。隨著刀具管理系統(tǒng)的開發(fā)與應用，上述問題及相關業(yè)務統(tǒng)一在一個系統(tǒng)中，實現(xiàn)一體化的管理，以此實現(xiàn)統(tǒng)一指揮、協(xié)調(diào)、快速響應和高效運作，確保生產(chǎn)獲得可靠、有力的支持。 
    刀具管理系統(tǒng)是現(xiàn)代管理科學與高新技術的有機結(jié)合，具備完善的數(shù)據(jù)庫管理功能，能夠非常靈活、高效地對不同生產(chǎn)廠家、不同類型的刀具進行多庫房管理，規(guī)范的出入庫操作，智能的組合刀具拆裝，豐富的庫存統(tǒng)計等多種功能，可輕松獲得刀具的最優(yōu)資源配置，有效地降低生產(chǎn)中刀具成本，并在最短時間內(nèi)完成刀具準備，明顯地提高機床的利用率。
刀具管理系統(tǒng)的基本功能應包括： 
    系統(tǒng)管理功能：應具備用戶管理、運行日志、數(shù)據(jù)遠程備份、系統(tǒng)初始化、系統(tǒng)維護等內(nèi)容。 
    數(shù)據(jù)保護功能：具備參考數(shù)據(jù)定義、組裝刀具定義、刀具包定義等內(nèi)容。 
    刀柄管理功能：具備刀柄新購、出入庫、報損管理、多功能查詢等內(nèi)容。 
    附件管理功能：具備附件新購、出入庫、報損管理、多功能查詢等內(nèi)容。 
    組合刀具管理功能：具備組合刀具組裝、借出、改裝、拆卸、多功能查詢等內(nèi)容。 
    貴重刀具管理功能：具備貴重刀具新購、出入庫、打磨維修、報損、維修入庫，刀具壽命管理等內(nèi)容。 
    量具管理功能：具備量具新購、出入庫、校測、報損管理、多功能查詢等內(nèi)容。 
    非標刀具設計功能：具備非標刀具的設計、審批、出入庫、報損管理、多功能查詢等內(nèi)容。 
    庫房預警功能：具備多庫房管理、新刀具自動編碼、刀具使用壽命管理、庫房刀具積壓、短缺預警管理、修磨刀具管理等內(nèi)容。 
    報表管理功能：具備附件類報表模塊、刀柄類報表模塊、貴重刀具類報表模塊等內(nèi)容。
    FMS作為一種技術上比較成熟的先進制造技術，現(xiàn)在已經(jīng)進入實用階段并取得較好的效果。在完整的FMS中，必須要有集刀具采購、物流、調(diào)整、修磨、刀具質(zhì)量控制、刀具優(yōu)化等功能的刀具管理系統(tǒng)作為FMS的一個子系統(tǒng)，其目的就是及時而準確地為指定的機床提供適用的刀具，以便在維持較高設備利用率的前提下，生產(chǎn)出合格產(chǎn)品。通過有效的刀具管理，能快速地對刀具進行優(yōu)化，大幅度提高刀具的性能和壽命，提高生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量水平，顯著降低制造成本，使企業(yè)在激烈的競爭中處于有利地位。