刀具选择的效率原则

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　　在金属切削加工中，刀具选择几乎是每一个工艺工程师必须面临的问题。

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　　刀具选择要考虑许多问题，相应地就有许多原则，如效率原则，加工精度原则，稳定性原则，经济性原则等等。

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　　今天，我在这里想简单地谈一下效率原则。

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　　效率原则其实与其它原则不可分割，尤其是经济性原则。要求效率的主要目的，就是保证整个加工的经济性。但效率特别重要，所以我把它独立出来，单独讨论一下。

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　　效率原则首先是在保证可接受的加工精度和可接受的稳定性前提下的效率。没有这个基本条件，效率无从谈起。就像我们希望我们的交通工具(譬如汽车)能够给我们带来更快的速度，但安全常常是第一位的。一旦有飞机失事后，许多人会慎重考虑是否真的继续选择飞机出行，航空公司也会重新审视已有的安全策略。没有安全，飞机就不会成为首选的交通工具。刀具的选择同样如此。

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　　其次，我们也不会在所有的条件下都强调效率。追求效率有我们的一些约束条件。一个零件的加工效率提高需要与其它零件的效率相适应，一个工序的效率提高更需要与其它工序的效率相适应。如果忽视这些约束条件，一味追求效率，会吃力不讨好的。就像上海到北京的火车，现在在晚上8点左右发车，第二天早上10点到达。如果能够提前到8点到达，也许最受欢迎；但如果提前到6点，也许受欢迎程度反而下降。因为列车员都会在到站前提前一个小时甚至两个小时整理旅客床铺，早上4点或5点起床大部分旅客不会太乐意的。工厂也是如此。尤其在流水线生产的条件下更是如此。我们需要解决的是整个流水线中的“瓶颈”工序。只要提高了这个工序的生产能力，就能够提高整条生产线的生产能力，提高整个产品的生产能力，缩短制造周期，这是许多企业所期望的。

　　而单机或柔性制造系统的需求又不一样。他们所受的约束较少，即与其它工序的相关度较小。由于柔性化，某个零件或某个工序制造周期的缩短常常意味着能够使该设备投入其它零部件或其它工序的生产，从而创造更多的效益。

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　　我认为在市场竞争日益激烈的今天，企业对工艺工程师的期望已经不是解决简单的工艺问题，而是期望工艺工程师们能对企业有更大的贡献度。如果我们的工艺工程师能从企业全局出发，为企业改进制造流程作出贡献，一定会获得企业主的首肯和赞许。

　　就国外现代金属加工企业调查的数据，刀具本身在制造成本中所占的比例并不是很高，通常在2%～4%之间，高的会到7%左右。但刀具对加工效率的影响却非常巨大。20多年前我参加机械部组织的《2000年机械产品振兴目标研究》时接触的一个观点给我留下了极其深刻的影响。10年外企的工作经历，使我对这个观点有了更深刻、更具体的感受。那就是所谓一台几十万美元的设备能否发挥应有的作用，常常取决于一把几美元的刀具。我曾经得到过的一个成本分析实例表明，减少30%的采购价格(指刀具性能没有任何改变)或延长50%的刀具寿命(通常需要依赖刀具制造者的技术进步)都只能降低制造成本1%左右——因为刀具总成本只是占到制造成本的4%，但如果提高20%的加工参数，大约可以降低15%的制造成本——虽然如果提高的是切削速度20%，刀具成本会提高50%，但因为加工周期缩短，总成本还是有大幅度的下降。

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　　笔者曾经拜访过一家上海的模具企业。这是一家技术曾经非常领先的企业，我们家保存的一块机械部质量信得过的奖章的模具就是他们做的。但当我成为一家国外公司的刀具销售工程师前去拜访的时候，他们已经日薄西山，没有什么竞争能力了。我走进他们的车间，眼前的一幕使我震惊。他们进口了价值几百万人民币的德国马豪公司的5轴联动加工中心，却在这些加工中心上使用价格极低、效率同样极低的高速钢铣刀进行加工。我仿佛看到了他们衰落的问题所在，当然可能这不是唯一的原因。加工理念和管理理念的落后，导致他们的生产效率低下；高昂的设备折旧，又使他们的制造成本完全没有竞争能力。因此，从这点上说，如何选择刀具，是否重视加工效率，也许就关系着企业的生死存亡。 【MechNet】