刀具管理及成功案例

    有效的刀具管理，能够快速地对刀具进行优化，大幅度提升刀具的性能和寿命，提高生产效率和加工质量水平，帮助企业降低制造成本，使企业在激烈的竞争中处于有利地位。在汽车发动机缸体、缸盖、框架、曲轴、凸轮轴和连杆等主要零件的加工过程中，有效的刀具管理在帮助企业提高效率、降低成本中扮演着重要角色，受到越来越多的企业关注。 

    一般来说，汽车行业刀具的消耗占单个零件生产总成本的3%～5%，但是通过优化刀具应用和工艺流程，却能为生产总成本带来15%甚至30%的节约。在我公司，通过对刀具的前期控制和管理有效地保证了后期的生产及效率的提高，为降低刀具成本打下了坚实的基础。
   
    在汽车发动机缸体、缸盖、框架、曲轴、凸轮轴和连杆等主要零件的加工过程中，有效的刀具管理在帮助企业提高效率、降低成本中扮演着重要角色，受到越来越多的企业关注。

刀具的使用情况

    我公司的刀具使用情况有两种。一种是交钥匙项目，即由机床厂家全部承包（包括刀具方案设计、选用和采购）。通过与厂家的技术交流、方案会审、预验收和终验收等方式，在保证产品质量的前提下，我们结合技术部门的产品工艺规划，对刀具的选用提出具体要求，以满足生产现场的使用以及将来刀具管理的需要。

    虽然是交钥匙工程，但我们也不能有丝毫的殆懈，前期也要做好充分的准备工作和市场调研。2008年我公司完成的一个发动机生产线的交钥匙项目，在筹建初期与机床厂家进行技术交流时，我们发现加工缸盖座圈的刀具结构存在异议，厂家提供的刀辅具结构不能满足我们的刀具供货和储备，且加工质量存在隐患，尤其存在辅具结构寿命不长的现象，将不能满足投产后的大批量生产要求。沟通后，该刀具厂家仍坚持使用此结构刀具，并表示该刀具在国内某汽车发动机厂使用效果良好。经过多方位的了解并与机床厂家的沟通和分析，我们最终放弃了该刀具厂家的实施方案。2009年4月，我们得到信息，某汽车发动机厂因使用该结构的刀具成本过高及质量不稳定等因素，已将对其结构进行更改。而我公司通过前期的有效管理控制，保证了发动机生产线投产后的生产效率和成本控制，从而避免了因更换辅具造成的至少60万元的浪费。

    另一种情况是由我公司发动机事业部自己承担完成的项目，即装备供应商只负责提供机床，刀具选型及采购由我们自己完成。在保证产品质量的前提下，我们根据技术部门的工艺方案规划，结合现有刀具供应商（如Sandvik、Kennamatel、Guhring、Mapal及Walter等）的产品优势，选用最合适、性价比最佳的刀具方案。目前已实行的成功案例并有万台以上批量生产的产能项目有：477缸盖项目及后期的产能扩大项目，472发动机缸体缸盖扩产能项目等。

有效的刀具管理

    目前，在芜湖瑞利工具有限公司与我公司发动机事业部合作的刀具管理项目中，我们主要采取了以下措施和方法：

    首先，从源头抓起，即新的项目启动之时就开始实施刀具管理。结合现场使用状况和刀具管理经验，对刀具厂家、刀具结构及刀具参数的选用等提出管理要求。其次，在发动机的加工过程中进行刀具管理。不但提供现场刀具修磨和刀具调整，而且主要任务是在现场的加工过程中，在保证产品质量的前提下，根据技术部门的工艺方案规划，进行刀具的过程优化、改善和库存管理。同时，每个产品配备一名刀具技术人员，加上一名刀具主管长驻生产现场，以保证通过刀具管理来提高生产效率和降低刀具成本。在此，我们可以通过372发动机产品自开始实行SOP生产以来的单台刀具成本消耗情况（见图1）看出所取得的成绩。

实施刀具管理的成功案例

    案例一：SQR481发动机产品的铸铁框架线从项目开始SOP生产以来一直采用φ25立铣刀加工框架的凸台面，因凸台面较大需要走插补加工，造成加工面有明显的接刀痕。同时，加工凸台面的生产节拍是120s/件，严重制约了生产的效率，成为该框架线产能提升的一个瓶颈。于是，我们结合生产线加工工艺和夹具设计等因素，重新选择了直径更大的φ32立铣刀（见图2），进行加工只需60s/件，生产效率提高一倍，同时刀具的寿命提高到800件，单台刀具成本消耗节约0.4元/件。

    案例二：SQR372发动机产品自产能由每天日产400台扩产到770台后，粗加工缸盖火花塞孔的T3203三刃麻花钻（见图3）在切削时频繁出现卡刀现象（见图4），造成缸盖报废。这种现象几乎每天出现2～3次，生产效率几乎与没有提升前差不多。

    经过多方位的实践试验，如改变切削参数、修改钻头的几何参数和改变钻头的加工方式等，都没有解决这一问题。最终，我们分析认定，在产能提升变化过程中变化最大的是更改了原有的机床，于是得出结论：现有刀具不能满足新机床的加工要求。为了彻底解决此问题，我们重新选择了一种容屑量大的两刃直槽钻（见图5），在得到技术部门的工艺员认可后进行试切，取得了很好的效果。投入生产半年来，未出现卡刀现象，从而保证了车间每天的生产效率。

    案例三：我公司2008年刚开始SOP的一条“交钥匙”生产线项目，加工SQR481发动机产品的铸铁缸体曲轴孔时出现加工表面粗糙度很不稳定，且有明显退刀痕的现象。加工该曲轴孔的镗刀刀片寿命正常最多只能达到50件/刃，刀具的调整每次需要花费半小时，且每次不能100%保证一次性尺寸合格，严重影响了生产效率。

    在经过多次实践后，我们综合分析制定了以下两项措施：一是改善刀具加工方式，即把镗刀由以前的旋转退刀改成静止退刀，大大减少了工件表面的退刀痕；二是减少镗刀的一次性装夹刀片数量，将精加工的4个刀片改成2个刀片，不但解决了刀具调整一次性合格问题，而且解决了加工工件表面粗糙度的问题，镗刀刀片的加工寿命立即提高到120件/刃。合理的刀具改善措施有效地保证了生产的顺畅，提高了生产效率，解决了刀痕和粗糙度差等质量问题，减少了换刀和检测时间，节约单台刀具成本消耗24.8 元/件。

结语

     现将我们通过学习和自主创新的刀具管理经验进行总结：

1. 刀具文件信息管理是刀具管理中必不可少的重要环节，对刀具应用起着指导性作用，是我们在实践应用刀具中必不可少的依据，让所有的应用刀具有法可依、有章可选，是提高产品加工质量、保证生产需要、提高生产效率、降低刀具成本和降低刀具库存资金的前提条件。

    我们的刀具技术人员和管理人员根据实践和理论相结合自主创新了一系列的刀具管理文件，如《刀具更换计划表》保证刀具的合理使用，《工装作业指导书》保证刀具的正确使用，《刀具最高最低库存一览表》保证刀具的合理采购和储存，《刀具周转备用表》保证生产效率的提高和刀具资产的稳定性。同时，我们又制定了《刀具消耗明细表》去验证《刀具更换计划表》和《刀具最高最低库存一览表》等刀具文件的合理性和指导性，使得我们制定的每一个刀具文件既独立对刀具管理的每一个环节过程进行监控，又是所有的能够相互联系地进行监控刀具管理的整个过程。为此，有效的管理应具备完善的数据库管理功能，能够实行非常灵活、高效地对不同生产厂家、不同类型和不同加工产品的刀具进行与其有关的采购、物流、调整、刃磨、修理、加工问题解决、刀具优化和成本控制等工作在一个系统中实现一体化的管理，以此实现统一指挥、协调、快速响应和高效运作，确保生产效率获得可靠、有力的支持，可轻松获得刀具的最优资源配置，有效地降低生产中的刀具成本。

2. 刀具的过程优化是有效进行刀具管理的最重要的部分。由于切削加工是一个复杂的系统问题，工艺、机床、夹具、切削液及切削参数的变化都对刀具的寿命有影响，从而引起刀具本身结构形式、刀具材料和表面涂层等方面的变化。为此，我们在正确使用刀具的前提下，监控刀具寿命、刀具磨损量、刀具异常以及其他形式刀具故障的发现等方面来进行统计分析，选择合理的刀具加工方式、切削加工参数、刀具寿命以及加工工艺路线，加强对刀具非正常消耗的预防和控制，保证调刀一次合格率等，最终达到提高生产效率、加工质量水平和降低制造成本的目的。

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