簡單分析熱裝工具的壽命和周期時間優(yōu)勢

Wescast是汽車市場一線零部件供應(yīng)商，專業(yè)從事復(fù)雜高溫件鑄造。作為冶金行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者，Wescast充分應(yīng)用團(tuán)隊成員的專業(yè)知識和經(jīng)驗為客戶量身定制解決方案。該公司設(shè)計和制造排氣歧管、渦輪增壓器外殼，集成渦輪歧管和其他動力系統(tǒng)部件等。員工參與持續(xù)改進(jìn)是該公司的慣例，最近一段時間，他們的目標(biāo)轉(zhuǎn)向了熱裝工具改進(jìn)。

 

圖1  Wescast是一家鑄造和機(jī)械加工的歧管制造商，以及用于車輛和輕型卡車的其他部件。 其在密歇根州的一家工廠測量了在它的一條加工線上夾緊冷縮配合工具的影響

 

Wescast公司在密歇根州馬克姆鎮(zhèn)的生產(chǎn)技師Bob Phillips就遇到了評估刀柄升級的問題，而他也希望找到可行的替代方案。他表示：“我在尋找一種讓機(jī)床運轉(zhuǎn)更精確的方法。”他創(chuàng)建了一整套測試平臺，評估刀柄改進(jìn)方案。

 

該方案提出，將筒夾夾頭刀柄更換為熱裝夾頭刀柄。Haimer美國分公司大區(qū)經(jīng)理Mike Martin表示，改進(jìn)后熱裝工具的夾持和徑向跳動都能夠得到改善，所有圓弧刀具的周期時間將縮短5%，而壽命則會提升25%。

 

為了驗證這一說法，Phillips用8臺機(jī)床組成一個獨立加工單元，使用5柄刀具對鑄鐵排氣歧管進(jìn)行加工，并對此過程進(jìn)行研究。其中4臺機(jī)床仍照常使用筒夾夾頭刀柄，切削參數(shù)不做任何改動。另外4臺機(jī)床則以Haimer熱裝夾頭替代現(xiàn)有的彈簧筒夾夾頭，并將進(jìn)給率和轉(zhuǎn)速上調(diào)5%。此后3個月內(nèi)，按照每天3班、每周6～7天的工時采集循環(huán)時間、刀具壽命及刀具更換時間等數(shù)據(jù)。

 

圖2  在使用熱裝夾頭后，5柄刀具的壽命提升比例為25%～100%不等

 

試驗結(jié)果如圖2所示，在使用熱裝夾頭后，5柄刀具的壽命提升比例為25%～100%不等，Phillips進(jìn)一步指出，工廠人員發(fā)現(xiàn)，實驗結(jié)束后刀具壽命仍在進(jìn)一步提升，甚至高于實驗結(jié)果所示。Wescast的16臺機(jī)床因刀具壽命的提升，每年節(jié)約的成本以及直接和間接勞動力成本和刀具更換費用累計超過78?000美元。

 

關(guān)鍵在于，這一措施既不涉及高速加工，也不需要高級材料。人們常認(rèn)為這種方式只適用于熱裝夾頭刀柄，但這是一種誤解。在本次的試驗中，除一臺機(jī)床外，其他機(jī)床均使用漸進(jìn)式鉆頭，鑄鐵時轉(zhuǎn)速均低于8000?rpm。由于熱裝夾具系統(tǒng)的徑向跳動準(zhǔn)確、平衡完整性高、錐度精度高，并且在更換刀具后仍能維持其上述性能，因此能夠延長刀具使用壽命(至少在Haimer觀察到的情況確實如此)。

 

圖3  進(jìn)一步優(yōu)化切削參數(shù)后，機(jī)床和熱裝夾頭刀具的循環(huán)周期縮短了7.5%

 

此外，如圖3所示，進(jìn)一步優(yōu)化切削參數(shù)后，機(jī)床和熱裝夾頭刀具的循環(huán)周期縮短了7.5%。按照40?h/周加工時間，每日三班計算，每年累計節(jié)約加工時間為一星期。

 

Phillips表示：“除生產(chǎn)力提升外，簡化刀具更換流程和取消筒夾清潔流程后，Wescast還得到了其他收獲。”他們原本需要及時清潔和更換筒夾以維持徑向跳動精度，使用刀柄開關(guān)后，可以取消上述流程，對熱裝夾頭而言，團(tuán)隊成員替換刀具時收緊筒夾的操作不一致也不再存在影響。

 

總體而言，如果將生產(chǎn)力價值考慮在內(nèi)，將16臺數(shù)控機(jī)床的機(jī)械筒夾夾頭更換為熱裝夾頭，每年可節(jié)約費用合計超過95?000美元。改裝16臺機(jī)床的總費用為56?064美元，其中熱縮機(jī)的花費占比最高。熱裝夾頭的平均單價為262美元，而筒夾夾頭的平均成本為204美元。此外，更換夾頭后，不再需要筒夾、螺母、墊圈及囊等部件，有效降低維修替換需求，這進(jìn)一步削減了時間和財務(wù)成本。

 

Phillips表示，開始時工廠內(nèi)有人持懷疑態(tài)度。“熱裝夾頭刀柄給人們的最初印象沒有筒夾夾頭那樣沉實，所以大家覺得它不夠結(jié)實，也不夠安全。”他補充說，過去他們曾經(jīng)做過刀柄系統(tǒng)測試，結(jié)果并不令人滿意。但文中所列出的試驗結(jié)果已足夠回應(yīng)那些反對和帶有懷疑的意見。采用熱裝系統(tǒng)后，由改進(jìn)刀具夾緊裝置而削減成本的目標(biāo)已經(jīng)實現(xiàn)。未來，Wescast很可能在旗下其他工廠推廣這一成功經(jīng)驗。