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磨削硬质合金

2020-01-06 00:00490
如果你一定要挑选一种制造专长，磨削硬质合金可能不是首选，因为要实现它并不容易。尽管如此，当专业化似乎日益盛行，已经同这种材料打了近40年交道的俄亥俄州北部RPM硬质合金模具公司正处于繁荣兴旺的大好形势。
似乎在今天的制造业界，如果“专长”这个词突然从我们的词汇里消失的话，金属加工企业顾问(和商业杂志编辑)实际上将无法用别的语言表达这个意思。专长是到处受到肯定的。来自各个方面对金属加工业务的告诫指出：为了生存，一定要找到一种专长。
当然，制造专长仅仅是企业在应对国内制造业形势发生变化时寻求成功道路的经营策略之一。但是不管选择何种策略，成功的关键在于其随机应变的贯彻执行。任何策略只有在企业执行后才能得到印证。
在当今寻找专长市场的浩大声势降临金属加工企业之前，RPM硬质合金模具公司找到了它的专长。该企业在1967年就开始了磨削硬质合金的业务。
而在随后的近40年里，依靠贯彻实施更好的机床技术来获得更高加工精度的工艺知识，这是一种使公司不断提高生产能力并能连续良好运转所依赖的专长。硬质合金制造专长还已成为公司成功涉足硬车削和铣削钢件、切削难加工航空金属和陶瓷，甚至是切削刀具低温处理等其他专长的平台。

学习新的窍门


尝试新事物的愿望是大多数工厂的标志。在工厂初创阶段，每一笔业务都是新的，需要有敏捷的思维来获取其能盈利的业务流程。
在RPM公司，好奇心是企业文化的一部分。它源自公司的奠基人Walter Metcalfe，而他的儿子Eric(公司总裁)将其发扬光大。
公司在加工硬质合金时辛苦挣得的专门知识引发了向其它难加工材料加工的自然迁移。工具钢、难加工航空材料和陶瓷现在是RPM公司擅长业务的一部分。
“我们多数的操作工宁愿磨削硬质合金而不是磨削钢件，”Eric Metcalfe说。“他们发现硬质合金更容易处理、表面光洁度更好、尺寸更容易掌握、无进给磨削性能更好、它比钢件更可预测。让钢件取消在磨床上的加工是我们转向硬车削的原因。”
为了公司转到新的制造领域而开发了一种实施模式。“当我们寻求在磨削硬质合金之外扩张生产能力时，”Metcalfe先生说，“我们首先购买能买到的最好的设备。例子之一是我们转到硬车削加工。我们购买了CNC 车削设备，在较短的熟悉期后，车削部门就能很高效地生产零件。硬车削和其它新工艺的关键是给予员工正确的工具，并让他们去做胜任的工作。”就工具钢车削而言，RPM公司能加工的硬度达HRC60～70。该公司使用CBN刀片进行所有的硬车削加工。
把使用主流技术作为工艺扩张的基础，这种模式被EDM 部门、硬铣削部门和复合工艺(车铣)部门重复使用。对业务来讲，其结果是一方面提高公司追求更广泛市场的能力，另一方面在更宽范围的工艺范畴里获得牢固的专门知识。
“我们利用磨削硬质合金的核心竞争力并把它成功地推广到其它材料和工艺。这极大地扩张了我们作为一家工厂为现有客户提供更多产品的能力，而且它帮助我们获得新的客户，” Metcalfe先生回忆道。

重新认识老的窍门


象RPM 实施和优化其扩张的生产能力那样，任何业务在增加其能力时一定会执行资源配置。“当我们致力于建立新的部门并使其运作和产出时，”Metcalfe先生说，“虽然公司对其很少有技术上的注意，作为旗舰的硬质合金磨削部门仍继续做出优异的业绩。我们觉得如果它没有被破坏的话，就不需要去修理。”
公司大多数技术最好的员工正在磨削部门工作，而且虽然他们正在使用最落后的设备(大部分是手动磨床)完成工作任务。在评估新部门的效率之后，主要基于安装了更新的技术，磨削部门现在成了公司里效率最低的部门。
在2000年，RPM公司投资了新的磨削技术。公司购买了一台Studer的CNC磨床，以弥补已经出现在磨削部门的技术差距。同RPM公司使用的手动磨床相比，程序控制的新磨床的轮廓磨削能力在技术上有很大的飞跃。
和其他部门的模式相近，“老手”们很快就认识到新的CNC磨床的优点。他们不可能单单靠老的手动机床就能提高效率和产量，某些早先需要诸如EDM之类后续工序才能实现的操作，在新磨床上就可以做到。
在2001年，公司遇上了近11年以来的首次业务滑坡。“我们减少了雇员并借机重新评估生产效率，”Metcalfe先生说。“当业务良好时，象很多工厂那样，目标是完成工作任务。简直没有时间去考虑效率。”
经济衰退让RPM公司有时间去仔细考虑作为旗舰的磨削工艺。“我们认为我们知道有关磨削硬材料的任何知识，” Metcalfe先生回忆道。“但是从这些磨床上我们看到了新的CNC技术的能力，使得我们认真考虑曾认为懂了的知识。”
在2002年，RPM公司大约花了一百万美元为工厂添置设备。这些设备不仅注重生产能力而且还注重效率。2002年的销售收入比2000年低，但是公司的利润却是增加的。去年我们的产量、资金状况和2000年非常接近，但是雇员要少20%。
“起初，我们着眼于新技术能很快并成功地被使用于已建立的业务领域，”Metcalfe先生说。“例如，我们买了一台新的CNC控制EDM小孔加工器。我们已经有了一台，而增加这第二台使能力翻番，同时只需让一个操作工看管两台机床，所以我们的劳动力增加为零。”

重新认识磨削


一旦工厂采用了CNC 磨削，它好像是回到了磨削学校，不是因为工厂全体人员的知识变得过时了，而是因为从工厂老的手动操作转到新的Studer后，机床和砂轮技术方面的优势会在未来有戏剧性增加。“我们原先认为我们知道关于磨削的一切，”
Metcalfe先生说，“其实我们仍然在学习之中。”
有了新的磨床技术，轮廓或单点磨削也许成为让RPM公司喜欢的最大优势技术。外圆或内圆的程序仿形能力戏剧性地提高了RPM公司为各个行业制作的复杂模具的产量。取决于金属切除量的要求，RPM公司有时将组合使用成型砂轮和单点砂轮。“如果我们正要去除许多材料，”Metcalfe先生说，“我们将用成型砂轮粗加工而用单点砂轮精加工。大余量时采用轮廓磨削则使得节拍时间太长。”
砂轮技术也促进RPM公司磨削硬质合金的生产率和效率提高。“最近我们开始把树脂结合剂的金刚石和CBN 砂轮换成陶瓷结合剂砂轮，”Metcalfe先生说。“光是这个改变已经将金属切除率提高10倍。对于树脂结合剂砂轮，我们把颗粒度100到120目的砂轮用于粗加工。对于陶瓷结合剂砂轮，我们用颗粒度150到180目的砂轮进行粗加工，即使是更高的金属切除率，也可得到更好的表面光洁度。陶瓷结合剂比树脂结合剂粘接金刚石更牢固，而且磨粒和结合剂之间具有更大的缝隙。它相当于单点切削刀具上的容屑空间。我们还认识到陶瓷结合剂砂轮在强力磨削时性能表现最佳。如果在较低的切削参数下使用陶瓷结合剂砂轮，它的载荷比强力切削时上升更快。我们过去通常留0.001
英寸的精加工余量并由树脂结合剂砂轮无进给磨削。看上去似乎从不能做到彻底的无进给磨削。使用陶瓷结合剂砂轮，你设定0.001英寸的余量，砂轮进给并切掉余量。因为结合剂更硬，用这些砂轮就只需短暂的无进给磨削。”  
陶瓷结合剂砂轮的缺点就是价格昂贵。RPM公司最近为新的Studer磨床订购了一套陶瓷结合剂砂轮，包括一个CBN和金刚石粗加工砂轮和一个金刚石精加工砂轮，价格约为14,000美元。但是，公司还没有报废其第一个金刚石砂轮。
“树脂和陶瓷砂轮在车间里都有使用，”Metcalfe先生说。“树脂砂轮可加工出比陶瓷砂轮更象镜面光洁度的零件。实际上树脂砂轮擦亮了硬质合金表面，而我们某些客户指定要抛得很亮的零件。”

那个领头人是你


RPM公司在磨削硬质合金专长上成功的关键是它对提高产品质量和生产效率的追求。即使是同硬质合金和其它硬材料打了40年交道，公司仍然把它自己看作是正在学习如何去磨削。
的专门工艺和磨削硬质合金这样的特别专门的工艺。通过寻求诸如机床供应商和砂轮供应商这样的技术合伙人，RPM公司利用他们的特别专长并成功把那些技术应用到工厂实践中去。
“更高效地为客户制造更好的零件是我们能保持竞争力的根本，” Metcalfe先生说。“我们认为我们并不了解磨削硬质合金技术的每个细节。我们必须寻求良好的技术供应商来教会我们所不懂的地方。”
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