一、提高切削效率

1. 提高切削速度
   提高切削速度是提高加切削效率的一个非常有效的途径。100年以来，经过切削专家的不断努力，主流刀具材料经过了从高碳钢、高速钢、硬质合金、涂层硬质合金刀具等几个阶段，切削效率得到了极大的提高。以一个直径65mm、长度1m的钢件车削为例，100年以前大约耗时100分钟，而现在的主流加工方法大约只需要1分钟。由于加工效率的提到，金属加工业者也获得了及其可观的经济效益。笔者1997年与一个阀门客户进行过一个阀门法兰钻孔的工艺改进。该阀门客户原长期使用高速钢麻花钻加工该法兰上的螺栓孔，加工效率已经成为其产能提高的瓶颈。但他们对于使用高效率的可转位钻头心存疑虑，因为可转位钻头刀体的价格比他们正在使用的高速钢钻头高十多倍，况且高速钢钻头的可刃磨次数不少，使用可转位钻头的经济型也许不太理想。笔者与他们一起进行了一系列的试验和分析，最后表明由于切削效率的提高，加工工时大大减少，分摊在每个工件上的成本大大下降，刀具的消耗费用也有减少，在他们一个工作日上因此节约的加工成本就足以支付采购可转位钻头刀体所需要的费用。
   硬质合金基材和涂层技术的发展，为提高加工效率，降低制造成本提供了技术保障。肯纳金属提供的一份资料表明，在切削钢件时采用其KC9110材质将有可能对加工效率极有帮助：KC9110那中温CVD和普通CVD组成的镀层总厚度达到24µm，从而可以大幅度提高切削速度；钴加强的硬质合金基材又对刀具韧性进行了增强，从而提高了进给率：在美国某企业的加工实际中，由于切削速度和进给速度的同步提高，该工序的加工费用由原来的近3.7万美元锐减到不足0.9万美元，下降幅度超过75%。
   必须指出，在常规的切削速度范围内，提高切削速度通常意味着刀具消耗的增加。如果其它条件不作变化，提高20%的切削速度可能意味着刀具消耗费用会增加约50%。但是由于刀具费用通常只占加工成本的2%～4%，该成本的增加对于总成本影响极其有限。但由于加工效率的提高，分摊到工件上的机床成本、厂房成本、劳动力成本、管理费用成本都会下降，总的制造成本不但不会因刀具费用的增加而增加，反而会加工效率的提高而降低。山特维克可乐满的资料说，如果我们减低30%的刀具费用，我们可以降低1%的成本；如果我们延长50%的刀具寿命，我们也可以降低1%的成本；但如果我们提高20%的加工效率，我们可能降低15%的成本。
2. 提高进给率
   上面我们看到，提高切削速度可以提高加工效率，可以降低制造成本，但其刀具本身的费用增加不少。那么，是否存在既可以提高加工效率，又可以在降低制造总成本的同时，也降低刀具本身的费用呢？我们的初步答案之一是采用修光刃技术进行大进给加工。
   铣削的大进给已经存在很长时间了，而车削类型的大进给则是近几年来国际上技术领先的那些刀具供应商都在大力推广的一种新型技术。这种技术被普遍称为“Wiper”技术，使用这种技术能在维持原有生产节拍的条件下大幅度降低工件表面粗糙度的数值，提高表面质量；也可以在保持原来工件质量的前提下大大减少加工时间，提高加工效率。图1是由肯纳金属提供的一个图表，红色代表R0.8普通刀片所能达到的表面粗糙度，蓝色代表使用Wiper刀片(MW槽形)所能的表面粗糙度。可以看出，如果使用f＝0.63相同的进给率，普通R0.8刀片加工的工件表面粗糙度约16m，而Wiper刀片加工的工件表面粗糙度仅2.5m如果用普通R0.8刀片要达到2.5m的工件表面粗糙度则需要将进给减少到约f＝0.22。
   目前国际上正在推行的所谓“高性能加工”则是铣削上使用大进给的典型代表。不少国际著名的刀具厂商都提供这样的刀具。这类刀具普遍采用小的主偏角以降低径向切削力对刀具变形的影响，从而可以将非常大的进给用于实际加工，提高切削效率。

   
   图1

   
   

   (a)	(b)
   图2

   提高进给的另一个常用方法是通过使用更多齿数的刀具来提高进给速度。刀片的进给率常常受刀片厚度的影响或表面质量的要求而局限在某一个范围内，而采用密齿刀具或其它更多齿数的方法就可以在不改变切削速度和进给率的前提下提高进给速度。图2是两种多齿扩孔刀具，(a)是山特维克可乐满的三齿扩孔刀具，它对于常见的两齿可调扩孔刀具而言可以增加50%的进给速度；(b)是肯纳金属用于汽车缸体加工的一把不可调节的扩孔刀具，它的齿数高达7个，加工效率是常见的两齿扩孔刀具的350%。
3. 大切深加工
   大切深的加工对于提高加工效率同样是非常有效的。在加工余量比较大的场合，运用大切深加工可以有效减少走刀次数，从而提高金属切除率。但大切深常常带来大的切削功率需求，这一点我们在应用时要注意机床和工艺系统的其它部分能否满足其功率需求。同时，大切深加工对刀具结构也有一定要求，如单面负型刀片要优于双面负型刀片，立装刀片要优于卧装刀片等等，具体请向专业刀具技术人员咨询。

二、减少非加工时间

1. 减少加工工序
   有些时候使用合理的技术可以较少加工工序。如肯纳金属的SE钻头，钻孔的圆柱度比普通钻头提高很多，在一些场合可以免去扩孔工序；又如硬模具直接铣削，可以大大减少加工工序，缩短模具制造周期。
2. 减少换刀时间
   减少换刀时间和换刀后的调整、试切时间，也会对减少非加工时间有帮助。如普通的数控车床在小批轮番生产时更换工件后需要重新对刀，而采用可乐满的Capto或肯纳的KM系统就能保证以后重新生产时不需要重新对刀、设置刀长和偏置，可以减少换刀时间。肯纳以数控车床每班平均需要换5把刀、工人一般3班倒、每周工作5天、每年工作46周、每小时工时费用为60美元为标准进行计算，普通的换刀时间需要5分钟，而肯纳的KM换刀时间只需要半分钟，每年节约的费用可以达到15,525美元。
   

   图3

3. 减少换刀次数
   刀具厂商开发了一些具有多种功能的刀具，以应付不同的加工需要。如伊斯卡、山高、肯纳、瓦尔特等提供的八角刀片铣刀，能完成各种平面、倒角、圆周插补、型腔粗铣等的加工；肯纳的A4车刀和伊斯卡的霸王刀，在车床上能完成双向的车削、方形、台阶等复杂的加工任务。
4. 复合加工
   复合加工是指将多道工序集中加工，如钻孔/扩孔/倒角/锪平面常常被复合，钻孔/倒角/铣螺纹近来也多有复合。图3就是肯纳的一种钻孔/倒角/铣螺纹复合刀具。
5. 减少工件装夹时间
   通过合适的装夹技术减少工件的装夹时间也是减少非加工时间的一种方式。如近来一些机床厂商提供的车铣复合加工机床、雄克等提供的快速装夹技术，都可以有效减少工件的装夹次数和装夹时间，从而提高加工效率。