铰削加工的真实刀具成本

    加工车间每次购买切削刀具，实际上都要以两种不同的方式为该刀具支付成本。首先支付的是购买成本。购买价格很容易知道——刀具供应商会直接报价。许多制造商的刀具成本分析就到此为止。
    但是，随之而来的还有辅助成本，即使用这种特定刀具所需花费的所有时间、精力和额外步骤的综合成本。这种辅助成本是无形的，往往容易被加工车间忽视，而没有对其进行仔细分析——即使它通常在刀具总成本中所占的比例更大。那些在跟踪每种刀具真实总成本上做得更好的加工车间，往往能获得最佳的成本效益。
    最近，切削刀具供应商伊斯卡公司的深孔钻削和铰削产品经理Tom Edler列举了一个汽车零部件制造商在一项关键的孔加工中对所用刀具进行精确成本分析的例子。他说，成本分析数据表明，虽然不同刀具的购买价格相差悬殊，但昂贵得多的高效刀具实际上可以更有效地节省加工总成本。根据分析结果，该制造商决定放弃每个刀片价格不到5美元的廉价刀具，而选用一种每个刀片价格近200美元的高效刀具。虽然这种新型刀具的购买价格要贵40倍以上，但其节省的辅助成本使其在降低每孔加工成本上遥遥领先。
    这项特定加工是在CNC数控车床上加工汽车喷油器主体上的一个盲孔。工件材料会形成粘性切屑。这些切屑很容易堆积在孔中，有时还会卡在孔壁与镗杆之间。加工尺寸可能会在没有任何预兆的情况下出现超差，因此工厂不得不对每个工件逐一进行检查。
    伊斯卡公司提出用一种完全不同的刀具取代镗刀进行加工。该公司提供的Bayo T-Ream铰削系统由可互换的硬质合金铰削头和一个具有快换卡口机构的钢制刀柄构成。刀具内部的冷却通道可将冷却液引导到铰削头的6个切削刃上。高压冷却液与刀槽几何形状相结合，可推动切屑向上流动并排出孔外。与单刃镗刀片相比，这种铰削头的设计相当复杂，因此其价格也高得多。但制造商发现，它能够节省更多的加工成本。
    伊斯卡公司解释说，节省成本的第一个方面在于需要购买的刀片数量。试验表明，一个铰削头的刀具寿命是一个镗刀片的5倍（按被加工零件数量计算）。
    更多的成本节省来自以上提到的各种辅助成本因素，包括时间、精力和额外的步骤。具体分析如下：
    （1）时间：该铰削头有6个切削刃，而单刃镗刀只有一个切削刃。对于相同的切屑负荷，铰削头的进给率可以提高5倍，加工时间仅为镗削的1/6。
    （2）精力：镗刀片较短的刀具寿命意味着，必须更频繁地中止加工，以更换刀片——尤其是因为镗刀片的整个寿命还包括从一个切削刃转位到另一个切削刃的时间。而铰削系统既可以减少刀具安装次数，也可以降低重新订购刀具的频度。
    （3）额外步骤：该铰削系统能非常有效地控制粘性切屑，加工出的孔具有很好的一致性，能保证尺寸稳定保持在公差范围之内。因此，可以取消用镗削系统加工时必不可少的逐件检查步骤。
    用这两种切削刀具加工盲孔的真实成本分析如下：
    数据对比：单刃镗刀—Bayo T-Ream铰削系统
    孔径（英寸）：0.75—0.75
    切削速度（sfm）：640—640
    进给率（ipr）：0.004—0.024
    切削深度（英寸）：0.012—0.012
    走刀次数：1—1
    切削长度：1.8—1.8
    每个切削刃加工件数：550—5800
    每个刀片加工件数：1100—5800
    刀片单价（美元）：4.95—196
    镗杆/刀柄价格（美元）：180—333
    机床每小时成本（美元）：60—60
    每件切削时间（秒）：8.3—1.4
    刀具安装时间（秒）：60—60
    使用刀片数量：142—27
    刀片总成本（美元）：703—5292
    机床用时总和（小时）：364.4—61.1
    机床总成本（美元）：21864—3667
    加工总成本（美元）：22747—9292
    每件总成本（美元）：0.15—0.06
    以上分析尚未包括取消对加工出的盲孔进行100%全检所节省的费用。即使不考虑这一项，每件工件的加工总成本也降低了60%——尽管Bayo T-Ream铰削系统的价格要昂贵得多。
    Edler认为，“生产率是更重要的权衡因素，其重要性超过了切削刀具。”那些基于刀具价格来选择加工工艺的企业考虑的只是刀具购买成本，而忽视了最重要的每件加工成本。要克服这种偏见，关键是要仔细分析采用更高效工艺所能节省的隐性成本。
    需要注意的是，发现节省成本的新途径往往需要改变思路。Edler说，该喷油器主体制造商以前采用镗削工艺来加工该关键孔，而将其转换为铰削工艺后，就能显著节省加工成本。在铣削加工中也经常出现类似情况。许多加工车间可以将其铣削金属去除率提高一倍，但这样做需要采取违背直觉的步骤——换用一种切深量比现在更小的大进给铣刀。此类铣刀能以很高的进给率进行铣削，其生产率的提高大大超过了减小切深的影响，因此可以节省加工总成本。在诸如此类的加工中，能够提高成本效益的方法往往与某种零件或特征的传统加工方法大相径庭。