加强刀具技术管理 不断降低生产成本
机加工工艺水平的不断提高满足了轿车大批量、低成本、高效率的工业化生产需求。在机加工生产线上，轿车刀具技术对其零部件的质量、加工效率影响巨大，是影响轿车成本的主要构成因素之一。面对日新月益的生产模式和工件材料，不断改进轿车刀具技术，控制和降低其使用成本，已成为轿车制造企业提高生产效率的有效途径之一，而在这其中，刀具技术管理发挥的重要作用不容忽视。
刀具技术的内涵
就目前的现状而言，轿车刀具技术的内涵大致可以归纳为以下几部分：
● 刀具结构与精度：根据被加工零部件生产线上各工序、各工位的技术要求而定；
● 刀具材料：针对被加工零部件的材料、生产节拍、刀具寿命等技术要求，选定或研制相应的刀具切削刃材料。当被加工零部件的材料发生变化时，刀具切削刃材料也会随之而变；
● 刀具制造与修复技术：需要刀具供货商与汽车制造企业的刀具技术管理人员相互配合，协同完成；
● 刀具的安全使用及动平衡技术：实现高速切削的关键技术之一；
● 刀具磨损、破损的在线监控技术：实现全自动加工高精度轿车零部件的关键技术之一；
● 刀具的管理与合理使用：对刀具切削工艺数据库的管理与使用，涉及从订购乃至报废的全过程。
刀具技术管理
在轿车的生产过程中，刀具工作的主要流程为：编制刀具清单→订购刀具→清点入库→照单出库→指导使用→修磨(装配、调整)→确定刀具报废等。其中刀具清单是随轿车零部件加工工艺变化或刀具改进而发生变化的，应时时保持与生产现场的一致性和准确性。清单的内容包括刀具名称、规格型号、使用数量、使用的工序及工位、刀具耐用度等。
在生产准备阶段，按照刀具布置图（调整图）或依照刀具实物作出的统计清单，分析理解每一个刀具品种的结构特点、切削特性、刀具耐用度等技术特性，编制第一版准确、可靠、实用的刀具清单。在正式开工生产之前，根据刀具清单针对每个轿车零件 (如连杆、曲轴、活塞、凸轮轴、缸盖、缸体等)初步测算出每个刀具品种的消耗定额及每个零件的单件刀具消耗金额，作为开工生产后监控刀具消耗正常与否及刀具改进工作的基准。
尽管机床制造商已为全自动的高速生产现场配备了全套的刀具及刀辅具，但在机械加工过程中难免还是会受到由各种各样技术因素（如设备、刀具、冷却液等）引起的影响生产、急待解决的技术问题。特别是目前我国轿车生产线上所使用的刀具，进口刀具所占的比重相当大。因其刀具制造厂商远在国外，刀具供货商提供的技术支持服务的力度远低于国外的轿车生产厂。而且，由于其技术服务人员不是长期留驻生产现场，不可能详尽了解技术问题的各个方面。因此，目前我国轿车生产中刀具问题的解决主要还是依靠企业自己的刀具工程师深入生产现场，与刀具供货商相互配合，协同解决技术问题。
在刀具补充订购时，需要结合每个刀具品种的技术难易程度、耐用度等因素，以及刀具的到货周期，确定出合理的刀具价格及订购数量。既要确保轿车零部件顺畅生产所需的刀具质量和数量，又不能造成刀具的库存积压。
在轿车零部件的整个生产流程中，刀具工程师能否在现场技术管理工作中确保刀具在合理状态下工作，使每一把刀具都能发挥其最大效能并且达到正常的使用寿命，能否正确装配、调整、修磨每一把刀具，能否及时、准确地找出生产中的问题症结，并在最短的时间内解决生产中的刀具问题，能否正确合理地做好刀具改进工作……诸如此类的刀具技术管理工作做的好与否，将直接影响生产线的正常运转及刀具成本的升降。因此，做好各项实际的刀具技术工作，加强刀具管理，是控制和降低刀具成本的根本所在。
刀具技术管理的应用实例
1、在完成曲轴主轴径及连杆轴径加工的曲轴车车拉机床（见图1）上，有两个车车拉刀盘，每个刀盘上共4组刀片，每组有10个刀片和10个小刀夹。在实际生产过程中出现的问题是，圆刀片及其小刀夹经常发生“打刀”现象，造成小刀夹的刀片槽部位严重变形或掰裂，半年期间消耗了50多个小刀夹，而正常消耗应在10～15个之间。深入生产现场的刀具工程师在分析了小刀夹的具体结构后确定，问题的原因是由于小刀夹的刀体机械强度不够所致。于是，在不改变其外廓尺寸的前提下，将小刀夹做了3处结构改进，以增加其自身强度，有效地避免了打刀现象的发生，还得到了国外原刀具厂家技术人员的赞许。目前，该结构的小刀夹已正常使用了6年。
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2、集滚、插、铣多台设备功能于一身的筒式拉床，其拉刀（见图2）是由5个筒式拉刀环和3个键槽拉刀组成的，完成齿座外花键和键槽的拉削工作。正常加工时，一组拉刀可实现对数千件齿座的加工。生产现场出现的问题是：在正常工况条件下，拉削加工十几件或几十件工件后，工件就超出了公差范围；而检查机床的精度、拉力以及拉刀的尺寸和装配精度，均无异常；更换几组拉刀后，超差现象仍然存在。刀具工程师在对工件的几何精度进行多点测量后分析发现，此现象是因工件在受到较大拉削力后，工件自身发生弹性变形所致。于是，改制刀具的切削角度以减小拉削力，问题迎刃而解。
3、直径为5mm、深度近100mm的曲轴油道孔的加工属于深孔加工，采用枪钻加工方式。现场问题是：硬质合金钻的钻尖处崩碴或细刀杆处折断的现象时有发生。刀具工程师和设备厂家技术人员依据枪钻工作原理分析发现是因为冷却液流量、压力不合、钻套精度不够所导致。不足之处经改进后，不仅解决了上述问题，还提高了刀具的耐用度。
4、采用内冷却式刀具加工铝件及进行深孔钻铰时，冷却液对刀具耐用度的影响尤显重要。
铝缸盖上的气门导管和气门阀座底孔直径分别为直径11mm和直径28.2mm，加工余量为0.5mm，主轴转数n＝2500 r/min，f=0.1mm/r。采用金刚石铰刀加工（见图3、图4），以前的刀具耐用度是10000个孔左右，现场跟踪刀具使用状况记录，现在已上升达到80000个（还在继续使用）；用镗刀加工气门导管和气门阀座底孔，刀具耐用度原为10000～20000个孔，现上升达到100000个孔。同时，缸盖生产线的硬质合金钻头、枪钻的耐用度提高了3～5倍。其他刀具（均为内冷却）的耐用度也均有大幅度的提高，使缸盖单件刀具成本总体降低了50％左右。
在加工机床、切削参数、刀具均没有变化的条件下，提高冷却液的过滤精度以及冷却液的浓度、真菌变化情况，是内冷却式刀具耐用度大幅度提高的主要因素。
5、切削参数的合理选择。铝缸盖上的气门导管和气门阀座底孔，直径分别为直径11mm和直径28.2mm，加工余量为0.5mm。在加工机床、刀具和冷却状态一致的条件下，主轴转数分别采用n=2500r/min和n=5000r/min的两种试验方案。因在国外某汽车厂，同型号缸盖的生产线，同样的刀具厂家，同样的金刚石铰刀，所采用的主轴转数n=5000r/min，加工孔数达100000个。我厂的试验结果表明：在n=2500r/min条件下，现在已加工80000个孔（还在继续使用）；而提高转数到n=5000r/min的条件下，只加工了42645个孔。
由此可知，只有根据切削生产现场的实际条件合理选择刀具的切削参数，才能充分发挥刀具自身的效能。
结束语
轿车刀具技术是机加工科技系统工程的一部分，其科研、设计、制造、订购、使用都是为高效率、低成本、质量好的批量化生产轿车零部件与产品服务的，轿车制造企业内刀具技术管理工作显得尤为重要。为此，企业只有持续加强刀具技术管理，不断降低生产成本，我国的轿车制造业才能得到健康蓬勃的发展。
作者：西部车床，如若转载，请注明出处：https://www.lathe.cc/2022/05/2851.html