通过刀具降低发动机加工成本

机加工中，刀具是由机床、刀具和工件组成的切削加工工艺系统中最活跃的因素,刀具的使用直接影响生产效率、机床的使用性能以及产品的质量。如何有效发挥刀具的作用、降低加工成本，是刀具管理的主要内容。

在发动机的生产中,需要重视和做好刀具选型工作;在批量生产阶段，可通过刀具材料升级、刀具国产化、切削工艺优化以及刀具的二次利用等方法，开展持续优化工作。本文从技术及使用和管理两方面，对发动机制造的降成本方法进行了归纳及总结。

1.项目初期的刀具选型

刀具选型(刀具材料、刀具结构及切削参数的合理选择)直接影响切削加工的生产效率和刀具寿命的高低、加工成本的多少、加工精度和加工表面质量的优劣等。

刀具选型从项目管理的角度看，需要综合成本投入、项目时间节点、生产节拍及产能需求等因素;从技术角度来看，选型根据被加工对象的材料和几何特征、加工设备和加工精度等条件选择刀具。刀具选型是一项技术含量很高的工作，需要选型人员在机械加工领域具有较强的理论知识与较丰富的实践经验，需要懂工艺、懂材料、懂设备和懂编程，同时还必须熟悉国内外刀具市场及其最新发展现状。

2.刀具材料升级

高速切削的发展趋势，在提高切削效率的同时，也大幅地降低了切削刀具成本。陶瓷、金刚石和立方氮化硼(CBN)等超硬材料的开发及应用在发动机制造领域日趋广泛;铝合金材料工件使用聚晶金刚石(PCD)材质刀具，铸铁材料工件使用陶瓷、CBN材质刀具，可极大地提高切削效率，降低刀具成本;涂层刀具具有表面硬度高、耐磨性好、化学性能稳定、耐热耐氧化、摩擦因数小和热导率低等特性，切削时可比未涂层刀具提高刀具寿命3～5倍以上，提高切削速度20%～70%，提高加工精度0.5～1级，降低刀具消耗费用20%～50%。

3.刀具国产化

近年来，国内刀具行业取得了快速发展，产品的工艺水平有了明显提高，在成本、交货期和售后服务方面优势明显。特别是在超硬度刀具方面，如磨料、PCD和CBN刀片，与国外刀具厂商形成了有力的竞争态势。

与进口刀具相比，国产刀具的最大优势在于贴近生产，经济实用。刃口部分国产化，一般可降低刀具单价加工成本20%以上;刀体、刀具零部件国产化，通常采购价降幅可超过1倍;国产刀具交货期一般在15天左右，甚至更短，交货形式灵活，而进口刀具往往需要2～3个月，甚至更长。

近几年，部分国产刀具企业创新转型效果明显，发展较好，已经大范围地替代了某些进口刀具，虽然其设计开发新产品的能力与国外知名品牌刀具厂家仍然存在着一定差距，但这一差距正在逐渐缩小。

4.切削优化

如何在加工质量、加工效率和加工成本之间寻求侧重及平衡，也是降低加工成本的一个有效途径。通常可通过优化切削参数、切削路径来实现，必要时需要更改刀具几何形状。在切削优化发面有着很多的方法和技巧，如在切削参数优化上，较常规的铣削方式是在整个切削过程中采用恒定的切削转速和进给，但存在一定切削效率的浪费，可根据切削负载或切削力的变化调整转速和进给，以最优化的切削参数、切削路径完成加工。粗加工采用变速切削可有效地减小机床负载、提高切削效率，精加工采用变速切削优化切削质量、提高切削效率。

切削优化的方法除了理论推测、刀具测试外，切削仿真分析也十分便捷。切削仿真可模拟加工中材料的性能、受力、热流、温度、切屑形成、切屑断裂及残余应力;也可以基于整个切削加工过程的工艺分析模块，得到加工中的切削力、温度和功率等结果，从而对切削力及温度、进给量及切削速度、CNC程序进行优化。仿真分析通过建立模型，将切削过程在计算机进行微观及宏观的加工分析，这些过程需要借助特定功能的软件来实现，比如Mastercam软件可对数控编程、刀具路径摸拟进行分析，AdvantEdge刀具仿真软件可进行加工有限元分析。仿真分析可减少切削试验的成本投入，可有效地指导刀具优化工作。

5.刀具二次利用

在批量生产的加工线上，有些使用一次就基本报废的刀具，可想办法进行二次利用。如精加工刀片使用后，可用于半精或者粗加工;一些右旋刀具由于结构限制，一部分刃口不能使用，可通过制作左旋刀盘使用这部分刃口;另外，钻头、丝锥和刀片可通过修磨实现再次利用。

6.刀具管理

除了技术上的改进外，管理上的进步同样不可忽视，刀具管理涉及刀具的选用、试验、采购、调整、刃磨、修理、库存设置及控制、刀具的使用寿命控制、生产中加工问题的跟踪分析和解决、刀具的优化和改进等，包含企业管理、质量管理、物流管理、刀具技术、信息与数据库的收集，财务与成本控制以及人力资源管理等多方面的工作，过程复杂，因此需要建立完善的刀具管理体系，以确保过程稳定且可控、工作高效。

结语

充分发挥刀具优势，降低刀具加工成本，是刀具管理的主要工作。本文从发动机加工的角度出发，结合技术管理经验，总结了如何通过刀具的合理使用降低加工成本的一些方法。方法的选用，需要从具体情况出发，同时也需要刀具技术人员熟悉加工知识，及时掌握切削发展动态。