降低刀具成本

當(dāng)某車(chē)間想從切削刀具采購(gòu)方面實(shí)現(xiàn)成本節(jié)省時(shí)，很可能要考慮兩個(gè)因素：那就是刀具壽命和刀具價(jià)格。在對(duì)具有競(jìng)爭(zhēng)性的同等刀具進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，車(chē)間要考慮從每把刀具中可以獲得多大的用途，以及對(duì)每一分鐘或一小時(shí)切削，它要支付多高的成本。但是，這是不是找出刀具可以實(shí)現(xiàn)最大節(jié)省的最佳途徑呢？

主要是提高切削能力

刀具供應(yīng)商山特維克可樂(lè)滿(mǎn)(Sandvik Coromant)已經(jīng)實(shí)施的調(diào)研說(shuō)明了該方法為什么存在問(wèn)題。該調(diào)研對(duì)一些制造商進(jìn)行了調(diào)查，以評(píng)測(cè)對(duì)加工件成本有影響的一些因素。數(shù)字表明，當(dāng)涉及到成本節(jié)省的潛力時(shí)，刀具的價(jià)格和壽命都沒(méi)有很大關(guān)系。

表1列出了這些數(shù)字，它們以百分比方式表示每個(gè)零件的平均成本。切削刀具的成本只占總成本的3%，這意味著刀具壽命或價(jià)格方面的改善，只能提供很小的節(jié)省。這些數(shù)字還說(shuō)明了刀具的哪些方面具有更大的節(jié)省潛力。

表2中將這些數(shù)字用在三種不同的方法中用于降低成本。比較時(shí)假定一批工件當(dāng)前成本為10美元/件，意味著切削刀具3%轉(zhuǎn)化為30美分，而工件材料的17%轉(zhuǎn)化為1.7美元等。

情形A是“打敗刀具供應(yīng)商”式方法。車(chē)間在刀具價(jià)格方面贏得30%的減價(jià)。但是，即使這么高的減價(jià)也僅轉(zhuǎn)化為每個(gè)零件9美分，節(jié)省比小于1%。

情形B將焦點(diǎn)放在刀具壽命上。車(chē)間進(jìn)行了比較實(shí)驗(yàn)，通過(guò)這種方式它找出了可以保證50%更長(zhǎng)壽命的刀具。但是這種節(jié)省產(chǎn)生的真正影響同樣也很低。每個(gè)工件所節(jié)省的微不足道的錢(qián)也只代表1%的成本節(jié)省。

現(xiàn)在來(lái)看看情形C，其中刀具的變化使得切削速度可以提高20%。盡管能夠?qū)崿F(xiàn)這么高轉(zhuǎn)速的刀具價(jià)格要貴得多，但新刀具通過(guò)影響更大的費(fèi)用開(kāi)支源而證實(shí)了自己的價(jià)值。

隨著提高轉(zhuǎn)速，降低循環(huán)時(shí)間，從而提高了加工能力。如果存在需要這種加工能力的作業(yè)，則對(duì)相應(yīng)工件而言，分?jǐn)偤蟮臋C(jī)床、勞動(dòng)力以及管理成本均降低，從而使總成本節(jié)省達(dá)15%之多(該數(shù)字甚至不包括因改善生產(chǎn)時(shí)間而帶來(lái)的其它好處)。

表2提供的比較不一定是對(duì)高切削速度有利的論據(jù)。相反，它是節(jié)省時(shí)間的有利論據(jù)。這里所提供的邏輯同樣適合組合刀具 — 將多個(gè)步驟合并到一刀中，或者設(shè)計(jì)用于直接加工出光滑的表面，從而可以免除精加工步驟的刀具。這種刀具可能要貴一些，但是，如果它可以節(jié)省時(shí)間并實(shí)現(xiàn)快速加工的話(huà)，則它可以實(shí)現(xiàn)很高的節(jié)省比例。

涂層刀具對(duì)成本的影響

通過(guò)降低刀具磨損，刀具涂層可以延長(zhǎng)刀具的使用壽命，從而贏回投資成本。對(duì)刀具涂層價(jià)值的這種說(shuō)法已經(jīng)得到了人們的理解。但是，這種說(shuō)法也不全面。許多加工廠(chǎng)在刀具方面的花費(fèi)不夠高，因此無(wú)法僅在刀具壽命這一個(gè)方面來(lái)顯示涂層刀具的價(jià)值。不過(guò)，這些加工廠(chǎng)中依然可以從涂層刀具中受益。

讓我們看看下面的餅圖。其數(shù)據(jù)來(lái)源于Balzers公司(紐約的Amherst)，Balzers開(kāi)發(fā)和應(yīng)用金屬加工切削刀具涂層(及其它涂層)。餅圖說(shuō)明了典型的加工過(guò)程中費(fèi)用的支出。這些成本的相對(duì)數(shù)量級(jí)從一個(gè)零件到另一個(gè)零件、從一種工藝到另一種工藝將有很大差異，但是某些基本的結(jié)論卻大致適用。該餅圖顯示的一種情況是，刀具的成本受刀具壽命變化影響的一種開(kāi)銷(xiāo)源只代表總成本很少的一部分。

但同時(shí)，該圖還顯示出其它兩個(gè)較大的開(kāi)銷(xiāo)源 — 加工時(shí)間和冷卻液。采用涂層可以降低這兩項(xiàng)開(kāi)支。

對(duì)于冷卻液，刀具涂層可以消除這種開(kāi)支。涂層 — 特別是氮化鋁鈦(TiAlN) — 可以充當(dāng)熱屏障的作用，阻止大部分熱量影響刀具本身的材料。借助這種效應(yīng)，通常使用TiAlN刀具時(shí)不用溢流冷卻液。

用涂層刀具還可以加工得更快。由于總成本的份額是以加工時(shí)間來(lái)表示的，因此這種優(yōu)點(diǎn)可能比簡(jiǎn)單地延長(zhǎng)刀具壽命而不提高轉(zhuǎn)速更有價(jià)值。

在任何情況下，這三個(gè)因素 — 刀具壽命、冷卻液的使用以及加工時(shí)間 — 加在一起將決定對(duì)于某個(gè)特定加工應(yīng)用場(chǎng)合采用涂層刀具是否值得。

并非所有涂層都是一樣的。TiAlN、氮化鈦、碳氮化鈦及金剛石涂層等都在不同加工應(yīng)用中表現(xiàn)出色。而僅對(duì)TiAlN就存在不同的變體。

最近Balzers產(chǎn)品系列增加了一名新成員，即公司的“Futura Nano” TiAlN�，F(xiàn)有TiAlN涂層的這種升級(jí)，帶有公司所稱(chēng)的“納米結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”，它提高了硬度對(duì)剩余壓縮應(yīng)力之比。公司稱(chēng)，熱阻力、化學(xué)阻力以及刀刃幾何特征的重現(xiàn)精度都得到了提高。這種涂層可以用于鉆頭、銑刀及滾齒刀等。