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降低刀具成本的途径有多种,本文通过废弃刀片回用的案例,一方面提出了某些价值较高刀具(尤其是刀片)降低制造成本的借鉴方法,另一方面对于项目阶段刀盘的开发提供了指引。
机床刀具对整个制造成本的影响较大,因此各制造企业都把降低刀具成本作为企业降本增效的重要工作来抓。在我公司发动机关键零件的机加工生产线上,刀具成本是其整个生产成本的重要组成部分之一,以我公司FAMII机加工缸体线为例,刀具、化学品和辅料三者的单件成本比重约为125∶20∶1,而且更为重要的是,刀具对整个生产效率和生产成本的影响很大,因此,降低刀具成本可以大大降低制造成本,从而达到降本增效的目的。
我公司的刀具管理外包供应商TCM库存着大量FAMII缸体线和L4发动机生产线废弃下来的CBN刀片,数量逾万片。众所周知,CBN刀片的单价成本相当昂贵,单就FAMII缸体线T14001这把刀使用的CBN刀片来说,每片新刀片的采购价格是956元人民币,因此,如果这逾万片的CBN刀片可以被重新利用,那么可节约大量的刀具费用,经济效益相当可观。
可行性分析
FAMII缸体线上,采用整体式CBN材质刀片的刀具共6把,其刀片的安装方式有两种,分别是刀片直接安装在刀体上(见图1a)和刀片安装在刀架上(由刀架与刀体进行连接,见图1b)。刀片如果要回用,必须进行修磨,相应外形尺寸将发生变化。若采用刀片直接安装在刀体上的结构,势必导致刀尖相对于刀柄中心的位置发生变化,进而导致加工尺寸超差;若采用刀片安装在刀架上,由刀架与刀体进行连接的安装方式,这样就可以避免前种方式下的问题发生,我们可以通过更改刀架外形尺寸的方法,使之与刀片配合后保证加工尺寸的要求。
然而,废弃的CBN刀片经过修磨后,其外形尺寸必将大大减小,刀片与刀架有效接触面积的缩小势必导致切削时夹持应力的增加,即刀头刚性降低,从而增加夹持难度;另一方面,经过修磨的刀片其有效切削深度将缩短,因此,改小回用的刀片不适用于切削力较大、切深较深的粗加工刀具。
经过深入分析和筛选,我们初步选定了将FAMII缸体线上T14001和T12007这两把精加工面铣刀作为刀片回用的对象,两把刀具的刀片及刀架外形尺寸相同,皆为镶嵌18片可转位刀片(转位4次)的盘铣刀。
方案实施
刀片的回用不仅涉及刀片自身尺寸的更改,刀架、压板也要作相应的调整,以保证最终加工尺寸的要求。
1.刀片的修磨
现有废弃CBN刀片为S系列(正方形)10mm×10mm的刀片,为保证进一步磨削加工的磨削量最小,同时考虑到原有刀片磨损及崩刃情况,我们最终将边长尺寸确定为7.87±0.025mm,刀片厚度及切削刃的几何尺寸保持不变,具体如图2所示。