對于節(jié)拍短、生產線長、產品復雜的發(fā)動機加工自動線來說,在刀具進行優(yōu)化之前,要合理設定機床供應商原配備刀具(機加工自動線所用刀具絕大多數(shù)為非標刀具)的刀具壽命,是一個十分值得注意的工作重點。設定得合理可以保證產品質量,降低刀具成本;反之,刀具成本上升,工件廢品連續(xù)出現(xiàn),機床開動率降低,加劇機床損壞,從而達不到精益生產的目的。
刀具壽命的合理設定,其目的就是在保證產品質量的前提下,用最低的刀具成本加工出最多的合格產品。但對機加工自動線來說,它不同于單人單機。機床的生產能力———節(jié)拍,決定了刀具的切削參數(shù),因此不能為了提高刀具壽命而降低切削參數(shù)。在節(jié)拍既定的前提下,影響刀具壽命的條件因素也是既定事實時,要給每把刀具設定較合理的壽命,可以說它需要一個TEAM的群策群力。刀具供應商、刀具修磨工、刀具調整工、生產操作工及技術支持部門各方通力合作,才能給定一個合理值。我們通過摸索、試驗,最終達到能較合理地定值各種刀具的壽命。具體介紹如下。
1借鑒
設定刀具壽命首先可以合理借鑒推薦值。推薦值即為刀具供應商所薦之值。但有些推薦值因機床、冷卻液、工件材質、切削參數(shù)、工件加工技術要求等因素不同,也有不適宜實際使用情況的,故必須有一定的認證過程。盲目實施或許會嘗苦果。
例如我們動力總成廠V6發(fā)動機缸蓋線,OP90工位有一把刀具(編號為CH9003)是加工缸蓋座圈導管的先導刀,刀具切削刃材質為PCD。刀具供應商給該先導刀的壽命推薦值為24h,機床加工一只導管孔為4.4s,一個工位加工3只導管孔,需414×3=13.2s。即先導刀的壽命為24×3600÷13.2=6545件。\\r\\n機床供應商在設備驗收階段,該刀具能滿足產品加工要求。但當設備驗收結束后,預試生產階段不久,卻出現(xiàn)了不能滿足加工技術要求的廢品工件(即座圈對導管的跳動量超差)。當初我們以為是后續(xù)工序的6刃CBN鉸刀原因,但調換新鉸刀后仍有廢品出現(xiàn)。最后經過多方查找才發(fā)覺是CH9003先導刀所致。CH9003刀具經過幾次的使用,發(fā)現(xiàn)該刀具每次加工到700多件缸蓋時,由于刀具磨損后加工出缸蓋達不到產品要求,跳動出現(xiàn)超差。最后我們將該刀具壽命設定為700件,終于使缸蓋的座圈對導管的跳動量100%滿足技術要求。
2試驗
根據(jù)不同的刀具,不同的加工工件,不同的加工方法,我們可以觀察刀具達到正常磨損VB量的刀具壽命;也有采用在規(guī)定的加工條件下,按質完成額定工作量的可靠性壽命;還可以保持工件尺寸精度的尺寸壽命及刀具達到規(guī)定承受的沖擊次數(shù)的疲勞壽命等。
一般刀具我們可以通過實際使用綜合設定值,即通過幾個階段的工件加工情況最后確定加工件數(shù)。如銑刀盤我們根據(jù)其粗加工與精加工的不同情況,根據(jù)刀片的磨損量,工件加工的粗糙度,工件邊緣的崩口情況,工件加工尺寸、毛坯余量的變化來確定其壽命。一般來說,確定銑刀盤、鉸刀、鏜刀的壽命比較容易,確定鉆頭比較難定,尤其是易斷的深孔鉆頭更加難定。但各種刀具壽命的數(shù)據(jù)采集幾乎一樣。具體操作舉深孔鉆一例
新鉆頭剛使用時沒什么推薦值。鉆頭壽命數(shù)據(jù)采集的方法為:第一根新鉆頭加工3000件時鉆頭折斷;第二次加工3980件時孔徑偏小(不可取);
第三次加工2500件時切削刃崩刃。
根據(jù)以上三次加工數(shù)據(jù),可以設定鉆頭第一次壽命為2500×80%=2000件,以后鉆頭每加工2000件正常調換。如果鉆頭不折斷、不崩刃、孔徑正常,刀具未嚴重磨損等,那么連續(xù)三次以后再可調整壽命為2500×90%=2250件。繼續(xù)使用三次后正常,再調整壽命為2500×95%=2375件。以后每三次提高5%壽命,直至最后刀具出現(xiàn)VB磨損量超標或其它如刃口崩刃等現(xiàn)象時。其刀具壽命比出現(xiàn)異常時減10%,為現(xiàn)階段的壽命。
反之,在第一次初設壽命后,鉆頭在加工1980件時出現(xiàn)折斷或1800件時折斷,那么壽命要降低。如第四根鉆頭加工至1800件時折斷,那么第五根鉆頭加工到1800×80%=1440件時要拆下來檢查鉆頭磨損情況。對橫刃、主切削刃、副切削刃、主后面、后角等進行目檢,如一切正常,可以在第六根時提高到1800×90%=1620件。當加工到1620件時再檢查刀具,如一切正常,第七根加工至1800件時再拆下來進行目檢。如正常,第八根和第九根繼續(xù)加工1800件,再進行刀具檢查,如仍正常,那么可以認為第四根鉆頭在1800時折斷是偶然因素。同樣方法可以確認1980件折斷的原因。
刀具使用一段時間后確認壽命
采用這種方法設定壽命更趨合理。如PT發(fā)動機車間V6缸體線,OP30工序的7工位、8工位的深孔鉆,當初供應商的推薦值為3000件。OP30加工主油道的深孔鉆易斷是出了名的,當初設備試生產階段這個問題外方就沒有很好解決過。深孔鉆一斷就會造成刀具成本上升,工件報廢,從而增加發(fā)動機成本。由于機床的先天原因,深孔加工沒有采用槍鉆而采用麻花鉆,且麻花鉆的硬質合金頭部焊接牢度又不過關,因此易斷似乎成了不可抗拒的事實。
在現(xiàn)存條件下,為減少斷鉆和工件報廢,合理設定刀具壽命,首先,我們查找了缸體線自生產以來深孔鉆的加工數(shù)量。通過半年多的加工數(shù)據(jù)統(tǒng)計,發(fā)現(xiàn)實際加工數(shù)量不等。偶爾有加工到3000件的,但也有加工幾十件的。大多數(shù)加工1000件,發(fā)現(xiàn)其中深孔鉆在加工到1000多件折斷占較大比例,1000件以下占較小比例。其次,檢查深孔鉆在加工到1000件多一點時的鉆頭磨損及工件加工質量情況:
工件孔徑尺寸加工符合要求,但孔壁粗糙度與新刀相比差一些。
鉆尖已磨損,出現(xiàn)小圓頭,使切削阻力增大。鉆頭主切削刃尚可,但已有細“白口”。副切削刃則已開始磨損,這不利直徑方向的倒錐度保持,從而影響下次重新修磨及增大切削阻力而造成折斷。根據(jù)以上兩方面情況,最終將OP30的深孔鉆設定在1000件調換。自實施以來,斷鉆明顯減少。統(tǒng)計2000年1月至8月生產缸體20222臺,斷鉆69根(一只缸體需用14根深孔鉆來完成4孔油道孔的加工),即加工293臺缸體要斷一根。調整后,9月至12月加工缸體8926臺,斷鉆21根,即加工425臺缸體斷一根。照這樣推算以年產3萬臺計算,調整前要斷102.39根,調整后只要斷70.59根,鉆頭少斷32根,缸體也少報廢32臺。鉆頭按平均價格每根301.135美元計算,缸體每只1474.00元,那么一年可節(jié)約人民幣:301.135×32×8.27+1474×32=126860.37元。