为了应对来自各方的竞争压力,众多模具制造商开始采取各种措施削减模具加工的成本,寻求具有高效率、长使用寿命的切削刀具。
最重要的是减少工艺过程
汽车模具行业是我们原来的产品,因为欧士机是做整体刀具的公司,整体刀具对于模具来讲有一定的局限性,精密和小型模具,比如手机、笔记本电脑等,所以我们的客户中类似手机这种小型模具的用户比较多。
对于汽车模具行业来说,我们最新开发的一些产品比较适合,汽车模具的特点是粗加工和精加工基本都是由刀片来完成的。2010年我们已经开发了针对汽车模具粗加工、精加工的机夹式夹具。但是在国内还没有得到广泛的推广,这是因为时间比较短,刚刚开发,但我们已经面向市场开始推广了。制造模具的话我们还需要技术力量的跟上,大型汽车模具跟小型模具的加工方式不太一样,因此在中国还需要一段的时间才能发展起来。在日本的话已经有一些案例开始应用,但是也是处于开发阶段。汽车模具这一领域我们目前只进展到这一步,可能还需要一两年的时间来让客户来接受我们。汽车覆盖件也好,内饰件也好,都跟我们的精密模具不太一样,大型模具我们要考虑成本的原因,它都需要用刀片来加工。
因为欧士机用刀片处于刚刚起步阶段,还需要很多时间去积累经验。另外一个就是产品型号不全,因为它开发需要一个过程,要是完全把汽车模具做下来的话,产品型号还不够完全。现在粗加工可以,最重要的半精密加工还是不够的。
高效环节最重要的是减少它的工艺过程,比如开始阶段,如果能减少一个步骤的话就能节约很多时间。更多的是能不能将粗加工和半精加工结合。在粗加工之前还要有一个将毛坯稳定下来的过程,因为毛坯不稳定。如果你的刀具能解决这个问题,比如刀具的切削量在很大的一个波动范围内都能够承受,这样就可以减少一个步骤,这是一个比较高效的过程。另外精加工这方面,因为模具制造很大一个程度是要在后期进行打磨,因为精加工刀具磨损比较快,这样做出来的型面多有落差,在加工面不稳定的情况下,很长时间都有打磨的阶段。如果刀片能够解决这个问题,那这样也可以省到很多步骤。但是我们精加工这块还没有涉及到,比较困难,所以没有太好的解决方法。有些刀具公司可能仅仅能够提供方案,从工艺的改进来实现高效,这样的前提是刀具能够支持。包括现在做我们小型模具也是这样,很多时候,材料都是热处理之后加工。热处理以后直接打磨,就完成了。以前的话在材料软的情况下,进行粗加工、半精加工,然后在去进行热处理,热处理之后形状又会发生变化,这样就还需要进行两三遍的粗加工、半精加工。现在都是一遍完成,直接把材料沾火的很硬,然后粗加工,半精加工,精加工都是在这个硬度下进行加工,就省掉热处理,这样的话可以节约一个周期,这样对刀具的要求就很高,因为粗加工的温度高达五六十度,这样成本也会提高,但是周期短了。与欧洲品牌相比,在模具加工方面,日本刀具还是占有一定优势的。
图1 在加工长悬伸的深度隐窝时或在不稳定的条件下加
工时,采用直径为1~200mm大范围的高进给率刀具最为理
想,但这要根据被加工零件、悬伸长度或机床本身的具
体情况而定,其原因是由于有利的切削力方向可降低振动
为提高生产率“牺牲”刀具的使用寿命
从表面上来看,采用最高使用寿命的刀具似乎是提高生产力率和直接节约生产成本的解决方案。然而,如果您再仔细地观察一下,走这条路似乎不太可能会将成本费用降低到足够的水平,使其从海外竞争中赢回失去的业务。真正的重点应该集中到降低每个零件的总体加工成本上,这个问题还涉及到除刀具使用寿命以外的其他因素。
Todd Miller
由于来自海外竞争的压力不断增加,模具制造商已经习惯了与低价劳动力的国家。为了生存,许多企业开始采取削减成本的措施,寻求具有最长使用寿命的高价值切削刀具。从表面上来看,采用最高使用寿命的刀具似乎是提高生产率和直接节约生产成本的解决方案。减少刀具的更换次数,可以使中断生产的时间降低到最低限度,同时有利于生产工艺更加稳定,并可缩短停产时间,保证出厂零件的准时交付。
然而,如果再仔细地观察一下,走这条路似乎不太可能会将成本费用降到足够低的水平,使其从海外竞争中赢回失去的业务。真正的重点应该集中到降低每个零件的总体加工成本上,这个问题还涉及到除刀具使用寿命以外的其他因素。
表1所示为金属切削的经济效益比较。在美国,几乎3/4的生产费用都投入到固定成本之中,其中劳动力费用占据了绝大部分。从表1可以看到每个零件生产成本的典型突破情况和下降趋势。nextpage
表1 金属切削的经济效益比较,从表中可以看
到每个所生产零件的制造成本都有典型的突破
在可能受到工艺影响的成本(即可变成本)中,切削刀具只占总体成本费用的3%。这意味着即使刀具费用大幅度下降或刀具使用寿命提高,对降低每个零件的总体生产成本只会产生极少的影响。
当你看到那些可能受到影响的变量时,显然一个可削减成本而较为明智的方法是:提高加工工艺的生产率。通过采用较高的转速和进给率,可缩短加工周期,这一项占可变成本中的最大,但这样的做法会影响到刀具的使用寿命,这与传统的明智思维方式是格格不入的。
图2 高进给模具整体由硬质合金制成的高进给
端面铣刀,其直径范围从1~16mm,易于使用,
同时加工性能优良,并具有很高的成本效益
模具制造商应该努力争取的是更好地利用和应用刀具,这样就可以通过提高生产率来影响生产工艺。这先得从选用正确的机械设备开始做起,应用合适的刀具,调试和应用适当的工装夹具,最后在同样的时间内通过直接降低生产周期生产更多的零件。其结果是:由于其现在生产的零件数量增加,固定成本减少,而且使车间更加开放,生产能力更大。以前因承担这项工作任务而发生的机械、劳动力和运营等间接成本,现在可以通过提高生产率而逐步使其降低。如果企业确定提高生产率,在工厂生产更多的零件,那么也许可以选择牺牲刀具使用寿命的方式,提高进给速度和工艺中的加工速度。让我们再来看一看表2和表3中所列的几个具体实例。
表2 通过提高刀具的使用寿命或降低刀
具的成本所达到的降低总体成本的效益
从表2中可以看到,通过延长刀具的使用寿命或降低刀具的成本所获得的效益,对降低整体成本费用的影响极小。相反,再让我们来看一看生产效率(即所生产的零件数量)的大幅度提高,如何对整体成本产生重大的影响。从客户最近的一个应用实例中可以看到,其平均每小时的生产加工效率为125美元/h,每年生产的零件数量为100000个。
从表3中可以看出,尽管模具的成本费用有所增加,但每一批次生产的总体成本将导致其年加工成本降低42%。生产率提高50%可能性似乎是一个极端的例子,但生产率即使是提高20%,那么其每个零件所降低的总体生产成本也将是非常可观的。
表3 通过提高速度降低成本
因此,当企业考虑到提高机床的加工速度和进给率时,其是否知道可能会降低刀具的使用寿命?在现实中,每一项工作都是这一方法学的候选对象。如果企业对提高加工参数有些担心,那么就需要依靠刀具专家对具体的应用实例进行分析。
应考虑采用诸如“生产率成本分析”(PCA)1这样的方法为企业提供服务,从该方法所提供的运行数据能够得知:通过提高速度和进给率,将可以获得多高的效益。归根结底,这是唯一能与海外低劳务费市场进行竞争的方法,只有通过创新地应用可降低整体加工成本的刀具和生产工艺,才能大幅度提高生产力的效益。




