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机械加工遇到过废品率高的问题吗?

2019-08-12 00:00630

人们在生产过程中经常会遇到这样的问题:选用的是最佳的机床和刀具,对每一个过程参数都进行了严格的控制,对加工材料也实施了严格的检测,然而仍然会出现令人苦恼的高废品率,这是为什么?在Ward公司机械加工分公司,那里的人们就遇到了这样的难题:废品的出现不仅无规律可循,而且整个生产过程也看似没有任何问题。公司的技术人员对整个生产过程仔细研究后发现,最终找到了问题的所在,但答案有些出人意料……

Ward公司为汽车、船舶、摩托车、娱乐设备和重型卡车等企业生产铝制零部件。该公司实行的是完全纵向一体化的管理方式,目前拥有4家分公司。这4家分公司分别从事原型设计、铸造、机械加工和热处理。

Ward公司的产品——用铝铸件加工而成的铝质摩托车轮毂。Ward公
司每年加工铝制工件所消耗的铝材超过300000 lb,使用的金属切削
液CIMSTAR 3800是由位于俄亥俄州辛辛那提市的Milacron公司提供的 

在Ward公司机械加工分公司,铝制粗锭从工厂的一端进入生产线,成品的铝制零部件或组件从工厂的另一端送出,整个工厂允许对生产过程和质量进行完全监控。但是,在生产过程中一个持久稳定的、而且无规律可寻的攻丝问题,导致了一个让人无法接受的废品率的出现,一直困扰着那里的技术人员。正如Ward公司机械加工分公司经理FairrisDean先生所说,“我们关注每一个细节,分析了所有的过程参数都没有发现问题所在,废品的出现似乎没有规律可寻、没有逻辑,废品率也是杂乱无章的。”

在Dean先生不懈的努力下,经过反复认真的观察,仔细的研究分析,Dean先生终于找到了问题的根源,答案有些出乎人们的意料:更换了一种金属切削液,让Ward公司机械加工分公司获得了意想不到的收获。看似没有任何原因的故障,解决方案就在金属切削液之中。

Ward公司机械加工分公司拥有50名员工,实行5天3班工作制,每年大约加工300000lb(1 lb=0.454kg)的铝材,机加工的场地面积在100000ft2(1 ft2=0.093m2)以上。机械加工分公司每年要加工486种以上不同的工件,数量从100件到200000件不等。具体的加工形式包括铣削、钻孔、攻丝、铰孔、精车和牙形攻丝,实际的切削量变化达0.750in(1in=0.0254m),典型的加工材料为356和319铸铝。这两种铸铝的紧密度公差是一致的,在0.0007 in~0.0005 in之内。

可是不知什么原因,在4个工序处经常会发生无规律可寻的攻丝问题,一处齿轮箱、两处燃油滤清器盖和一处变速箱。所有的这4种零部件在实际位置上都具有无数的螺纹孔和紧密度公差。

在齿轮箱上14 in的长度处,我们让实际位置离开2 in的基孔仅0.0007 in。在一个那么长的工件上确保0.0007 in实际上是非常困难的:铝材具有产生应力、扭曲、弯曲和从液压固定装置弹回的倾向。温度的波动也可能对它产生根本上的影响。这是一种代价昂贵的零部件,6%~7%的废品率让制造者根本无法接受。为了试图找到问题的根源,Dean先生必须从起点开始,也就是从生产线的初端开始,追溯性地开展工作。

Fairris Dean先生(中)与Milacron公司
的两名代表讨论无规律可寻的车螺纹问题

攻丝环节出现的问题是最令人困扰的。在实际生产中废品的出现是无规律可循的:前3个螺纹完全正常,第4个螺纹顺着纹路开裂,接下到的第5~8个零件均正常,可是到了第9个又出现开裂或者是不符合标准的现象,而后的第10、11又是合乎规格,第12个又报废了。检查生产过程中的每个环节和每个参数,刀具精良、攻丝进刀及其速度符合操作规定、工件夹具和机床质量优良、切削液流量正常,然而顺着纹路开裂或者不符合标准的现象依然继续发生,而且这种现象是不可预测的。

铝制零部件中存在的攻丝问题首先让Dean先生想到的就是对整个工艺过程中的机械力学进行分析,找寻问题的根本所在。但是,此举没有让Dean先生发现任何问题。Dean先生极不愿意接受这一事实——认可此废品率并继续生产下去。于是,Dean先生开始“跳出框框思考答案”。他开始怀疑刀具是否烧焦了、沾粘了,从而会造成螺纹被撕裂或超过规定标准。最后,Dean先生将注意力集中在所有这4项工序中使用的金属切削液上。

为此,Dean先生找到了当地一家Milacron公司的代理商,询问是否有专门用于铝制品加工的金属切削液,并且要求其润滑性能要比公司当前使用的金属切削液好。该公司向Dean先生推荐了Milacron公司的3800系列金属切削液,以及恰好在当时刚刚推出的CIMCOOL金属切削液产品——CIMSTAR 3890。

CIMSTAR 3890是一种生物稳定性好、无氯的、润滑性能极佳的生物制剂的金属切削液,适用于铝制品的加工、攻螺纹及精加工。经协商,双方一致同意先对单机进行受控测试。在这次测试中,除了金属切削液发生了变化,与原生产工况相比没有任何变化,相同的机器、相同的夹具、相同的刀具、相同的切削速度、相同的进给速度。测试结果证实了Dean先生的猜测。

Dean先生在报告中指出,Ward公司机械加工分公司所生产的齿轮箱废品率已经从6%~7%下降到了1%以下。在螺纹质量问题得到解决的同时,刀具的使用寿命提高了12%,生产效率有了显著增长。正如Dean先生所讲,“现在,我可以根据生产需要加快机器的运转速度了,而在过去,由于时常会有无规律的废品出现,我们不得不放慢机器的运转速度。”

据悉,在Ward公司机械加工分公司的生产中,CIMSTAR 3890的使用还得到了“再循环”,此举既省时又省钱。

现在的Ward公司机械加工分公司已经完全成为了Milacron公司的一个应用车间。此工厂将CIMSTAR 3890用于难度高的用于车螺纹工作的3台高精度水平加工中心,同时在所有其他设备中均使用了CIMSTAR 3800金属切削液。

尽管CIMSTAR 3890的成本高于CIMSTAR 3800,但这项投资完全是值得的,因为,实际上在延长刀具使用寿命和消灭与螺纹有关的废品方面已经让Ward公司机械加工分公司收获甚丰。相同的生产成本,相同的劳动力成本,同样的付出,没有人愿意生产不合格的零部件。与此同时,对于现场的操作人员而言,没有了化学气味,没有了刺激和污染,生产变得更加通畅无阻。

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