刀具重磨工藝降低生產加工成本

   時間:2014-03-11 12:22:50
刀具重磨工藝降低生產加工成本簡介
    近年來,隨著機械零件和模具的高精度化迅速發展,高速高精度CNC機床日益普及,可高效率地生產高精度零件和模具。從切削刀具方面來看,工具廠家在材質和刃形上作……
刀具重磨工藝降低生產加工成本正文
  

近年來,隨著機械零件和模具的高精度化迅速發展,高速高精度CNC機床日益普及,可高效率地生產高精度零件和模具。從切削刀具方面來看,工具廠家在材質和刃形上作了許多改進,已開發出許多高精度、長壽命的刀具產品,正在被生產企業廣為採用。但市場上銷售的諸多刀具在磨損之後,往往都是採用傳統的工具磨床進行重磨。

目前,市場上的通用工具磨床受開發初期設計水平和當時磨削理論的限制,對操作者掌握的技能水平依賴性較大,由於操作者個人技能的差異,刀具重磨過程中出現的許多問題往往難以解決。要使刀具恢復原有性能,操作者必須掌握熟練的重磨技術,這已成為當前企業生產合理化過程中的難點之一。特別是那些帶有一定角度的刀具,如錐度立銑刀、球頭立銑刀、硬質合金鑽頭的重磨難度更大。如果採用手工重磨,不易保證刀具精度;如果棄之不用,則將導致刀具成本增加。為了解決這些問題,可使用專門為刀具重磨而開發的 CNC工具磨床,不過,多軸 CNC工具磨床價格昂貴,購置時應進行慎重的成本核算。本文以硬質合金立銑刀和硬質合金鑽頭為例,側重從降低成本的角度,談談選用 CNC工具磨床進行刀具重磨的相關問題。

立銑刀外周刃的重磨時段

通常在判斷立銑刀壽命時,是依據切削聲響異常、切削鋒利度下降、切屑變得細碎等狀況,定時進行重磨。測量出外周后,以刀面磨損寬度作為判斷刀具壽命的基準,這是當前通行的衡量刀具壽命的方法。超過磨損值,則會出現急劇磨損,這將縮短刀具壽命。為了充分發揮立銑刀的切削性能,應使切削刃經常保持最佳狀態,為此應及時進行重磨,避免刀具出現損傷,使刀具始終保持良好的切削性能,獲得較高的使用壽命。

重磨成本

切削工具重磨有兩種,一種是由重磨專業人員進行,另一種是在切削過程中,由用戶自行重磨。前者不論日本國內或國外,均由刀具重磨成本(單價)廠家進行,或由專門從事重磨業務的中小企業進行,他們均能向用戶提供各種良好的重磨服務。從價格來看,美國似乎更便宜一些,目前日元和美元的匯兌率大約為130-135日元兌換1美元,總的來看,在重磨價格方面,日本和美國並無太大的差異。這些數據是在進行切削加工的企業購置了 CNC具磨床用於刀具重磨的情況下統計出來的。

重磨立銑刀時,往往是根據重磨部位來選擇所需的設備。重磨部位中最基本也最重要的是外周刃後面的磨削,其中,主要問題是如何減小第一後面的偏心。在進行此類重磨作業時,可選用3軸CNC控制的OG-l型工具磨床。

OG-l型工具磨床配有接觸式感測器,磨削前可在磨床上自動測量立銑刀的螺旋角。如果要刃磨立銑刀底刃或鑽頭的鑽尖角等部位,則應選用由5-7軸控制的CNJZ-30CNC工具磨床具磨床。

(l)採用OG-1型工具磨床

刃磨一把立銑刀的外周刃后刀面,需時2.5分鐘,立銑刀的裝卸時間3分鐘,合計需時5.5分鐘。姑且把刃磨準備時間分為上午和下午各一次,每次需時30分鐘,即每天可刃磨76把立銑刀。
②採用 CNJZ-30工具磨床

假設上午加工鑽頭,下午加工立銑刀。刃磨一支鑽頭的時間為3.5分鐘,鑽頭裝卸時間3分鐘,合計需時6.5分鐘,刃磨準備時間30分鐘,半天時間可刃磨32支鑽頭。加工一支鑽頭的平均價格為1800日元,則32支共需費用為 1800 X 32=57600日元。刃磨一把立銑刀的平均時間為6分鐘,裝卸工件時間3分鐘,合計需時9分鐘,設刃磨準備時間與鑽頭一樣,需要30分鐘,則半日可刃磨23把立銑刀。刃磨一把立銑刀需1700日元,則共需刃磨費用為 1700X 23=39100日元。

 設備運轉成本人工費

OG-l型工具磨床和CNJZ-30型工具磨床均只需1名專職操作人員,每月工資40萬日元。

 設備購置費

OG-1型工具磨床:如規定在7年內付清購置款(按原價127%償付),則每月需交納12.1萬日元。

(2)CNJZ-30型工具磨床:如規定在7年內付清購置款(按原價127%償付),則每月需交納30.3萬日元。

 砂輪費用和精密修整費用

(l)OG-l型工具磨床:重磨立銑刀外周刃後面所用砂輪單價約6萬日元。在使用過程中,可進行4次精修。如果每月精修1次,則1隻砂輪可使用4個月。

以CNJ-30型工具磨床:重磨立銑刀的砂輪組(3隻砂輪)購置費為18萬日元,重磨鑽頭的砂輪組(2隻砂輪)購置費為8萬日元。

 磨削液費用

OG-l型工具磨床和CNJZ-30型工具磨床均按同樣標準計算。

(1)使用油性磨削液200升,則每月的磨削液費用為2.4萬日元。

(2)磨削液的廢液處理費用每升約為30日元。

 電力費用

(l)OG-l型工具磨床:經實際測量,加工過程中消耗電力3kwh,準備過程消耗電力Ikwh,電力費用每Ikwh為17日元(因時段、地區。條件等差別而各有不同),按此計算:

加工時間:7小時/日x 3kwh x 17日元 x 20日=7140日元  

(2)CNJ-30工具磨床每月共需電費12444日元
 成本比較

將上述數據加以整理,可知,採用合理的重磨工藝,可望取得良好的降低成本的效果。本文所舉重磨對象的計算,是在設定的條件下進行的,實際生產過程中,要比本文所介紹的例證複雜得多。目前,各企業大都採取多品種小批量的生產模式,尤其是作為重磨加工的專職企業,隨著近年節省資源趨勢的日益發展,更加重視重磨項目的多品種化。因此,無論從設備的調整和砂輪的選用等方面來看,應用 CNC具磨床的先進工藝技術,對提高生產效率有著極大的影響。

刀具重磨作為CNC化的效果

如前所述,採用CNC工具磨床在降低重磨成本方面可取得良好的效果。在採用普通工具磨床進行刀具重磨時,如果也能實現CNC化加工,則可望取得如下效果:

(1)普通工具磨床難以進行的錐度立銑刀或S形球頭立銑刀等刀具的重磨行業,實現CNC化后,將會變得易於進行;

(2)可重磨階梯式刀具等帶有極差的特殊形狀刀具;

(3)刀具重磨的精度大為提高,因此,在模具加工過程中,可減少研磨工序;

(4)非熟練操作人員也可進行此項作業;

(5)可減少由於刀具重磨人員素質形成的質量差異,能夠比較準確地預測刀具壽命;

(6)便於掌握刀具重磨的加工時間,可進行適時刀具重磨作業。

刀具重磨技術的發展動向

隨著高速切削技術的日益普及,超高壓燒結體刀具(PCD、CBN)的需求日益增長,這類刀具價格昂貴,眾多用戶都希望重磨後繼續使用。然而,這類刀具一旦受到損傷,重磨起來,往往有較大的加工余量;如系木工刀具,則往往為成形結構,只能用金剛石砂輪進行修形,因此,PCD、CBN刀具的重磨難度比一般刀具大得多。為解決這一難題,今後應開發出具有電加工性能的新型 CNC工具磨床。另外,在新世紀里,重視環境保護(保持優良生態)和強調經濟效益(節省能源)已成為機械工業的主流趨勢,因此,不使用磨削液的冷風磨削技術必將受到更大關注。

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