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(yīng)激烈的市場競爭，柔性加工生產(chǎn)線(FMS)應(yīng)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(shù)層出不窮，新的刀具結(jié)構(gòu)、新的刀具材料、新的刀具涂層技術(shù)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(yīng)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(yīng)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(fù)合刀具，如鉆鏜復(fù)合、鉆鉸復(fù)合、鉆攻復(fù)合等各類刀具以及結(jié)構(gòu)復(fù)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(yù)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(yīng)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(guān)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(wù)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(yīng)，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(guān)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(wù)和目標之一，由于切削加工是一個復(fù)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(gòu)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(yīng)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(yīng)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(shè)備效率的發(fā)揮，工藝規(guī)劃階段對刀具的設(shè)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(yīng)處理好一次性設(shè)備、刀具投資與長期性刀具消耗費用之間的關(guān)系。有的項目在項目規(guī)劃時節(jié)約了設(shè)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(shè)備均衡性生產(chǎn)的關(guān)鍵。 
    提高高速加工刀具預(yù)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(yù)防和控制，應(yīng)設(shè)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(shè)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(yīng)以工程語言CAD刀具圖紙(應(yīng)包括刀具類別、刀具供應(yīng)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(guān)信息)來表達刀具信息，刀具圖紙和技術(shù)數(shù)據(jù)應(yīng)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(luò)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(yīng)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(yù)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(yù)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(guān)數(shù)據(jù)。測量完成后，與標準刀套組裝好，再將刀具結(jié)構(gòu)參數(shù)和刀具代碼以及其他有關(guān)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(shè)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(wù)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(yù)調(diào)和維修等提供服務(wù)。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(wù)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(fù)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(guān)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(yīng)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(yīng)用，上述問題及相關(guān)業(yè)務(wù)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(yīng)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(shù)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(yīng)包括： 
    系統(tǒng)管理功能：應(yīng)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(shè)計功能：具備非標刀具的設(shè)計、審批、出入庫、報損管理、多功能查詢等內(nèi)容。 
    庫房預(yù)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(yù)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(shù)上比較成熟的先進制造技術(shù)，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(shè)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。