论文部分内容阅读
摘 要：在企业管理中，控制制造成本提升企业效益是管理者亘古不变的追求，而刀具在机械加工制造行业成本中所占据的比重不容忽视。注重道具的技术管理，是促进企业降低成本，增加效益的基本措施，文章对此进行分析。
关键词：道具；技术管理；降本增效
中图分类号：TF391.7 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）30-0020-03
在企业管理中，控制制造成本提升企业效益是管理者亘古不变的追求，而刀具在机械加工制造行业成本中所占据的比重不容忽视。根据有关资料表明，刀具成本在世界先进国家占到制造总成本的4%～5%，如图1所示，在我国刀具所占比例将近是国外的2倍。前面提到的刀具所占成本还是我们可以直接看到的，而在整个机加工当中所涉及的其他不容易被直观发现的隐形成本却很难被较为准确的计算出来。
1 刀具的使用寿命与成本
事实上，与刀具相牵涉的众多成本在很多企业并不是被完全掌握，刀具的采购、供应、库存管理涉及的部门众多，有一定的时间和空间距离。相关研究表明，刀具非直接费用大约占了企业成本的将近30%，而且被纳入了企业的其他经营费用中，在单独研究时会产生各种问题，不难发现，如果能够降低刀具非直接成本那将是非常有潜力并行之有效的降本措施。
企业管理者首先会考虑到的便是提高刀具使用寿命来降低成本的策略。一把刀具其报废之前总利用时间即是这一时间应包含多次修磨总的利用切削时间，耐用度是指自开始切削直至刀具磨损发生到不能加工为止的工作时间。以T表示刀具耐用度，v c代表切削速度，f代表进给量，a表示背吃刀量，CT表示工件材料、刀具材料和其他条件的参数，经过刀具耐用度实验得到：
T=CT/v cmfnap，
其中m，n，p是与切削速度、进给量和背吃刀量相关的指数。
而怎样才能提高刀具的使用寿命呢？从上述公式可以看出，制造过程当中涉及到的机床、加工工艺、被加工材料、切削参数等一系列因素都会显著的影响刀具的使用寿命，刀具本身架构形式、刀具选用的制造材质、刀面涂层等的确立还和工艺、切削参数等有着千丝万缕的联系，用什么刀，从哪个供应商那采购，都要经历过严格的切削试验，种种因素综合到一起都对刀具的使用寿命和成本产生了错综复杂的影响，对不一样的的产品加工工艺和生产设备都将有很大的不同，比较相互之间的刀具成本非常不易。
机加工企业非常期望能通过采购途径来降低刀具的使用成本，从下面两点入手：
①刀具的采购单价和刀具的使用寿命。制造企业会考虑从每把刀具当中获得最大的用途，以及对特定工时的切削需要消耗多少的刀具成本。但是在实际研究后，并没有能带来多大的降低空间。
②通过提升切削加工能力，随着机床主轴加工转速的提高，降低加工每批次零件的循环时间，从而提高加工能力，省下了宝贵的加工时间以创造出更多的产品价值。研究还进一步表明使用高效组合刀具后，将多个加工道序整合到单把刀上，减少精加工切削道序，这样看下来刀具费用会有所提高，但是节省下来的时间所带来的经济价值更为可观。通过使用高效组合刀具，企业的成本显著降低，见表1。提高劳动生产能力，是现代高效组合刀具发展的源动力。在国外先进国家，高效组合刀具正在逐步取代传统标准刀具，如图2所示，成为机加工行业当中的主流，标准化刀具渐渐退出历史舞台。
2 刀具涂层技术
现代企业的机机加工技术已经有了很大的发展，众多的近些年被研究发现的新加工理念和加工方法被应用到生产加工当中，应运而生的超硬刀具和新式硬质合金刀具（如图3所示）也进入到机加工的历史舞台，表面工程和摩擦学技术带来的刀具涂层和这些新式刀具搭配在一起取得完美的效果，刀具涂层对刀具成本的降低也有着显著的效果。
刀具涂层的好处就是增加刀具的耐磨性，提高刀具使用寿命，从而降低成本。它是在韧性较好的硬质合金刀具上加上一层硬度高、耐磨性好的金属化合物，这样能够带来刀具耐用度提升1～3倍的益处。涂层技术可以有效提高刀具的使用性能，它增加了刀具的表面硬度以及热稳定性，能够减少摩擦系数，从而进一步提高机床主轴转速和进给速度，大大提升加工效率与刀具使用寿命。这一技术可分为物（PVD）及化学（CVD）气相沉积法两种。
整体硬质合金刀具和高速钢刀具的表面处理时应用物理气相沉积（PVD）涂层技术会起到良好的效果。该技术对工艺温度要求比较低，最低可低到温度达到80 ℃，在600 ℃温度水平下时，刀具的抗弯强度基本没有变化，该项技术绿色环保，可有效降低对环境的危害。中型、重型高速的粗加工切削和半精加工切削的刀具应用化学气相沉积（CVD）涂层技术非常实用。该技术可实现较为复杂的涂层方式包括多成分多层和单成分单成，涂层配合刀具自身结合强度及涂层薄膜厚度均很好，但其有着较高的温度要求，而且这种涂层技术会往周围环境排放有毒有害气体及液体造成环境污染。经过改进，普通的CVD技术正逐步被低温（PCVD）、中温（MT-CVD）涂层技术所取代。
3 刀具破损
刀具在加工零件的同时，自身也在不断的损耗着寿命从而发生损坏。当刀具利用到一定程度后，就要更换刀具。
刀具破损主要在刀具材料脆性较大或者加工的零件材质硬度较高时发生。大约有50%的硬质合金刀具的报废是由破损导致，其又可分为塑性破损和脆性破损两种。脆性破损多于刀具破损之前发生，刀具的切削刃并不会发生很明显的变形，其又可细分为崩刃、碎裂、剥落及热裂。高压高温环境下会发生塑性破损，其会导致刀具切削刃部分发生塑性流动从而使刀具失效。在实际的生产加工中，选择合理的刀具材料和切削刃几何参数就显得尤为重要，选择适宜的切削量，可有效降低刀具的破损，采用负刃倾角、刃磨负倒棱等，加强刀具的抗冲击性，在选用了高速钢刀具后，机加工的切削速度不能太高。保证加工工艺系统的刚性从而避免切削带来的振动，提高刀具焊接性能、修磨质量，选用恰当的切削液等均可有效防止刀具的破损。 刀具的磨损是指在切削加工过程中刀具切削能力显著降低，直至最终不能满足加工要求，这也可以称之为刀具钝化。刀具磨损主要分为前面磨损和后面磨损，如图4（a）、（b）、（c）所示，其也会并发产生。在不使用切削液的条件下，加工塑性材料工件时，若金属的需加工厚度很大（>0.5 mm），切削的速度又比较高，刀具的前刀面和切屑的底部会形成一个高压强区，这一区域的存在增大了前刃面与切屑底部的摩擦，从而导致月牙圭磨损在刀具前刃面温度最高处出现，该磨损的最大深度用KT表示，随着加工的进行不断的扩大，直至蔓延到切削刃边缘，导致切削刃损坏，这种前面磨损在加工中很少单独发生。后面磨损是因为刀具的切削刃并不是完全锋利的，它有一定的钝圆半径，从而后面和新鲜的切削表面没有太大的接触压力，产生的摩擦也不大。当加工脆性金属材料或者用较为小的切削厚度加工塑性工件材质时，刀具后面会和零件表面发生强烈的摩擦，后面磨损的带宽用VB表示，后面的磨损过量，从而使刀具报废。
4 降低刀具成本的措施
掌握了刀具磨损的各种原因后，可以更好的指导并选用合适的刀具进行零件加工。结合刀具涂层技术，磨损的硬质合金刀具和高速钢刀具将重获新生，虽然其花费的成本占新刀具成本的总比例并不大，但是刀具的寿命却能被大大延长，可达到原新刀具使用寿命的50%甚至更长。刀具涂层越来越被企业管理者重视，随着在涂层刀具上的投入提高，带来的降低成本作用也会大大显现。新的刀具结构形式和具有新式加工刃口和几何外形形状的刀片被设计研发出来，适和数控机床和高速切削需求的刀具夹持装置及其与设备的连接件，如图5所示，如新式刀柄被大量投入到实际生产当中。
另外，制定切实可行的刀具限额计划来减少库存资金积压也会有效降低企业经营成本。笔者所在企业机加工车间每年涉及刀具金额不少，以往很难较为准确预估每年刀具使用费用，这是由于笔者所在企业加工零件特点为小批量多批次多品种，生产计划的安排变动性较大，很难从源头对刀具使用进行测算。但是，经过几年机加工车间使用刀具情况的大数据积累，笔者发现其中也潜在着一定的规律。经过深层次数据挖掘，整理统计了近五年相关刀具使用相关数据，发现一些常用刀具消耗每年基本都维持在一个和加工工时成正比例变化的函数，而其他的一些如刀柄、刀杆之类较长使用寿命的组合刀具部分，每年也处于比较稳定的波动范围以内，通过以上分析发现，笔者根据预计的加工工时情况和其他机床更新计划等相关信息制定了之后的每年刀具使用费用计划限额，实际运行下来效果良好，有效降低了库存资金积压，同时强有力的数据把车间刀具消耗水平降低到了一定水平，从侧面也减少了车间的浪费现象。
美国谷歌公司可以通过搜索引擎的搜索量来准确预测即将到来的流感，比流行病预防检测中心通报的速度还要快，通过大数据，我们更愿意去关注事件之间的相关关系，而不是非要像以前的思维模式那样找出事件之间的因果关系，虽然他们之间有着这样或者那样的因果关系，但是我们并不需要知道为什么会这样，因为这既费时又费力，找到了相关关系，只需把精力集中在我们容易发现的事件上就能够准确预测另一事件的发生与否，刀具管理或许也可以通过大数据的方式实现相关关系的应用，正如笔者所在企业很难单纯的通过研究刀具费用本身来找出它的变化有着怎样的规律，但是间接的通过工时计划等外在的其他因素却较为容易的追踪刀具费用的变化规律。未来企业信息化建设的完备，更多的大数据汇聚在一起将会为刀具管理带来一个崭新的天地。
如今，市场需要的是能够在激烈的竞争当中存活下来的获胜者，刀具的科学化、完善化的管理，会明显的提升生产能力，有效地降低金切成本，让机加工运营者在竞争的惨烈环境中生存。刀具及其管理不仅是现代管理科学它还与现代高新技术相结合，如何用好刀具及管理好刀具正越来越多的被机加工行业所看重。
降低成本的目的是带来效益的提升，控制刀具寿命及刀具使用过程中的维护保养、预调检测检验，需要系统化的管理来确保生产加工时所得即所用的刀具，一旦发生了问题，系统化的管理方案能迅速分析和解决出现的问题，让使生产加工得以正常进行，并且还要让刀具费用在内的制造成本应具有一定的市场竞争力。这一系列的诉求都对刀具的管理和制造企业管理者提出了与过去完全不同的全新的要求。尝试应用刀具第三方外包服务也是一种有效的刀具管理方式。刀具第三方外包也被称之为第三方刀具管理或刀具一体化式外包，它能够帮助企业在机械制造加工过程中解决有关刀具的加工问题和并获得相关的技术支持，通过把刀具的一些业务委托给专业的刀具管理公司进行管理，该管理方式不但能简单的提升机加工刀具的性能，更能为企业在加工工艺及生产成本的节省上提供很好的技术帮助，一旦刀具在使用过程中发生了问题，第三方还能给出较为客观的建议及解决方案。同时在刀具的使用与管理效率方面，全方位的节约与降本。
5 结 语
新时代要有新的变化，企业管理者要不断的研究和改进刀具管理，追寻新的刀具管理理念和管理方法，利用新思维新方法提升刀具性能和使用寿命，在保证质量的前提下提升生产力，降本增效。刀具管理将会成为一门学科发展到一个新的高度，刀具管理的新理念和新方法将得到不断改进，并在生产实践当中证明其有效性。
参考文献：
[1] 杨旭东，李华臣，王洪生，等.采用标识技术的道具信息管理研究[J].现代制造工程，2009，（4）.
关键词：道具；技术管理；降本增效
中图分类号：TF391.7 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）30-0020-03
在企业管理中，控制制造成本提升企业效益是管理者亘古不变的追求，而刀具在机械加工制造行业成本中所占据的比重不容忽视。根据有关资料表明，刀具成本在世界先进国家占到制造总成本的4%～5%，如图1所示，在我国刀具所占比例将近是国外的2倍。前面提到的刀具所占成本还是我们可以直接看到的，而在整个机加工当中所涉及的其他不容易被直观发现的隐形成本却很难被较为准确的计算出来。
1 刀具的使用寿命与成本
事实上，与刀具相牵涉的众多成本在很多企业并不是被完全掌握，刀具的采购、供应、库存管理涉及的部门众多，有一定的时间和空间距离。相关研究表明，刀具非直接费用大约占了企业成本的将近30%，而且被纳入了企业的其他经营费用中，在单独研究时会产生各种问题，不难发现，如果能够降低刀具非直接成本那将是非常有潜力并行之有效的降本措施。
企业管理者首先会考虑到的便是提高刀具使用寿命来降低成本的策略。一把刀具其报废之前总利用时间即是这一时间应包含多次修磨总的利用切削时间，耐用度是指自开始切削直至刀具磨损发生到不能加工为止的工作时间。以T表示刀具耐用度，v c代表切削速度，f代表进给量，a表示背吃刀量，CT表示工件材料、刀具材料和其他条件的参数，经过刀具耐用度实验得到：
T=CT/v cmfnap，
其中m，n，p是与切削速度、进给量和背吃刀量相关的指数。
而怎样才能提高刀具的使用寿命呢？从上述公式可以看出，制造过程当中涉及到的机床、加工工艺、被加工材料、切削参数等一系列因素都会显著的影响刀具的使用寿命，刀具本身架构形式、刀具选用的制造材质、刀面涂层等的确立还和工艺、切削参数等有着千丝万缕的联系，用什么刀，从哪个供应商那采购，都要经历过严格的切削试验，种种因素综合到一起都对刀具的使用寿命和成本产生了错综复杂的影响，对不一样的的产品加工工艺和生产设备都将有很大的不同，比较相互之间的刀具成本非常不易。
机加工企业非常期望能通过采购途径来降低刀具的使用成本，从下面两点入手：
①刀具的采购单价和刀具的使用寿命。制造企业会考虑从每把刀具当中获得最大的用途，以及对特定工时的切削需要消耗多少的刀具成本。但是在实际研究后，并没有能带来多大的降低空间。
②通过提升切削加工能力，随着机床主轴加工转速的提高，降低加工每批次零件的循环时间，从而提高加工能力，省下了宝贵的加工时间以创造出更多的产品价值。研究还进一步表明使用高效组合刀具后，将多个加工道序整合到单把刀上，减少精加工切削道序，这样看下来刀具费用会有所提高，但是节省下来的时间所带来的经济价值更为可观。通过使用高效组合刀具，企业的成本显著降低，见表1。提高劳动生产能力，是现代高效组合刀具发展的源动力。在国外先进国家，高效组合刀具正在逐步取代传统标准刀具，如图2所示，成为机加工行业当中的主流，标准化刀具渐渐退出历史舞台。
2 刀具涂层技术
现代企业的机机加工技术已经有了很大的发展，众多的近些年被研究发现的新加工理念和加工方法被应用到生产加工当中，应运而生的超硬刀具和新式硬质合金刀具（如图3所示）也进入到机加工的历史舞台，表面工程和摩擦学技术带来的刀具涂层和这些新式刀具搭配在一起取得完美的效果，刀具涂层对刀具成本的降低也有着显著的效果。
刀具涂层的好处就是增加刀具的耐磨性，提高刀具使用寿命，从而降低成本。它是在韧性较好的硬质合金刀具上加上一层硬度高、耐磨性好的金属化合物，这样能够带来刀具耐用度提升1～3倍的益处。涂层技术可以有效提高刀具的使用性能，它增加了刀具的表面硬度以及热稳定性，能够减少摩擦系数，从而进一步提高机床主轴转速和进给速度，大大提升加工效率与刀具使用寿命。这一技术可分为物（PVD）及化学（CVD）气相沉积法两种。
整体硬质合金刀具和高速钢刀具的表面处理时应用物理气相沉积（PVD）涂层技术会起到良好的效果。该技术对工艺温度要求比较低，最低可低到温度达到80 ℃，在600 ℃温度水平下时，刀具的抗弯强度基本没有变化，该项技术绿色环保，可有效降低对环境的危害。中型、重型高速的粗加工切削和半精加工切削的刀具应用化学气相沉积（CVD）涂层技术非常实用。该技术可实现较为复杂的涂层方式包括多成分多层和单成分单成，涂层配合刀具自身结合强度及涂层薄膜厚度均很好，但其有着较高的温度要求，而且这种涂层技术会往周围环境排放有毒有害气体及液体造成环境污染。经过改进，普通的CVD技术正逐步被低温（PCVD）、中温（MT-CVD）涂层技术所取代。
3 刀具破损
刀具在加工零件的同时，自身也在不断的损耗着寿命从而发生损坏。当刀具利用到一定程度后，就要更换刀具。
刀具破损主要在刀具材料脆性较大或者加工的零件材质硬度较高时发生。大约有50%的硬质合金刀具的报废是由破损导致，其又可分为塑性破损和脆性破损两种。脆性破损多于刀具破损之前发生，刀具的切削刃并不会发生很明显的变形，其又可细分为崩刃、碎裂、剥落及热裂。高压高温环境下会发生塑性破损，其会导致刀具切削刃部分发生塑性流动从而使刀具失效。在实际的生产加工中，选择合理的刀具材料和切削刃几何参数就显得尤为重要，选择适宜的切削量，可有效降低刀具的破损，采用负刃倾角、刃磨负倒棱等，加强刀具的抗冲击性，在选用了高速钢刀具后，机加工的切削速度不能太高。保证加工工艺系统的刚性从而避免切削带来的振动，提高刀具焊接性能、修磨质量，选用恰当的切削液等均可有效防止刀具的破损。 刀具的磨损是指在切削加工过程中刀具切削能力显著降低，直至最终不能满足加工要求，这也可以称之为刀具钝化。刀具磨损主要分为前面磨损和后面磨损，如图4（a）、（b）、（c）所示，其也会并发产生。在不使用切削液的条件下，加工塑性材料工件时，若金属的需加工厚度很大（>0.5 mm），切削的速度又比较高，刀具的前刀面和切屑的底部会形成一个高压强区，这一区域的存在增大了前刃面与切屑底部的摩擦，从而导致月牙圭磨损在刀具前刃面温度最高处出现，该磨损的最大深度用KT表示，随着加工的进行不断的扩大，直至蔓延到切削刃边缘，导致切削刃损坏，这种前面磨损在加工中很少单独发生。后面磨损是因为刀具的切削刃并不是完全锋利的，它有一定的钝圆半径，从而后面和新鲜的切削表面没有太大的接触压力，产生的摩擦也不大。当加工脆性金属材料或者用较为小的切削厚度加工塑性工件材质时，刀具后面会和零件表面发生强烈的摩擦，后面磨损的带宽用VB表示，后面的磨损过量，从而使刀具报废。
4 降低刀具成本的措施
掌握了刀具磨损的各种原因后，可以更好的指导并选用合适的刀具进行零件加工。结合刀具涂层技术，磨损的硬质合金刀具和高速钢刀具将重获新生，虽然其花费的成本占新刀具成本的总比例并不大，但是刀具的寿命却能被大大延长，可达到原新刀具使用寿命的50%甚至更长。刀具涂层越来越被企业管理者重视，随着在涂层刀具上的投入提高，带来的降低成本作用也会大大显现。新的刀具结构形式和具有新式加工刃口和几何外形形状的刀片被设计研发出来，适和数控机床和高速切削需求的刀具夹持装置及其与设备的连接件，如图5所示，如新式刀柄被大量投入到实际生产当中。
另外，制定切实可行的刀具限额计划来减少库存资金积压也会有效降低企业经营成本。笔者所在企业机加工车间每年涉及刀具金额不少，以往很难较为准确预估每年刀具使用费用，这是由于笔者所在企业加工零件特点为小批量多批次多品种，生产计划的安排变动性较大，很难从源头对刀具使用进行测算。但是，经过几年机加工车间使用刀具情况的大数据积累，笔者发现其中也潜在着一定的规律。经过深层次数据挖掘，整理统计了近五年相关刀具使用相关数据，发现一些常用刀具消耗每年基本都维持在一个和加工工时成正比例变化的函数，而其他的一些如刀柄、刀杆之类较长使用寿命的组合刀具部分，每年也处于比较稳定的波动范围以内，通过以上分析发现，笔者根据预计的加工工时情况和其他机床更新计划等相关信息制定了之后的每年刀具使用费用计划限额，实际运行下来效果良好，有效降低了库存资金积压，同时强有力的数据把车间刀具消耗水平降低到了一定水平，从侧面也减少了车间的浪费现象。
美国谷歌公司可以通过搜索引擎的搜索量来准确预测即将到来的流感，比流行病预防检测中心通报的速度还要快，通过大数据，我们更愿意去关注事件之间的相关关系，而不是非要像以前的思维模式那样找出事件之间的因果关系，虽然他们之间有着这样或者那样的因果关系，但是我们并不需要知道为什么会这样，因为这既费时又费力，找到了相关关系，只需把精力集中在我们容易发现的事件上就能够准确预测另一事件的发生与否，刀具管理或许也可以通过大数据的方式实现相关关系的应用，正如笔者所在企业很难单纯的通过研究刀具费用本身来找出它的变化有着怎样的规律，但是间接的通过工时计划等外在的其他因素却较为容易的追踪刀具费用的变化规律。未来企业信息化建设的完备，更多的大数据汇聚在一起将会为刀具管理带来一个崭新的天地。
如今，市场需要的是能够在激烈的竞争当中存活下来的获胜者，刀具的科学化、完善化的管理，会明显的提升生产能力，有效地降低金切成本，让机加工运营者在竞争的惨烈环境中生存。刀具及其管理不仅是现代管理科学它还与现代高新技术相结合，如何用好刀具及管理好刀具正越来越多的被机加工行业所看重。
降低成本的目的是带来效益的提升，控制刀具寿命及刀具使用过程中的维护保养、预调检测检验，需要系统化的管理来确保生产加工时所得即所用的刀具，一旦发生了问题，系统化的管理方案能迅速分析和解决出现的问题，让使生产加工得以正常进行，并且还要让刀具费用在内的制造成本应具有一定的市场竞争力。这一系列的诉求都对刀具的管理和制造企业管理者提出了与过去完全不同的全新的要求。尝试应用刀具第三方外包服务也是一种有效的刀具管理方式。刀具第三方外包也被称之为第三方刀具管理或刀具一体化式外包，它能够帮助企业在机械制造加工过程中解决有关刀具的加工问题和并获得相关的技术支持，通过把刀具的一些业务委托给专业的刀具管理公司进行管理，该管理方式不但能简单的提升机加工刀具的性能，更能为企业在加工工艺及生产成本的节省上提供很好的技术帮助，一旦刀具在使用过程中发生了问题，第三方还能给出较为客观的建议及解决方案。同时在刀具的使用与管理效率方面，全方位的节约与降本。
5 结 语
新时代要有新的变化，企业管理者要不断的研究和改进刀具管理，追寻新的刀具管理理念和管理方法，利用新思维新方法提升刀具性能和使用寿命，在保证质量的前提下提升生产力，降本增效。刀具管理将会成为一门学科发展到一个新的高度，刀具管理的新理念和新方法将得到不断改进，并在生产实践当中证明其有效性。
参考文献：
[1] 杨旭东，李华臣，王洪生，等.采用标识技术的道具信息管理研究[J].现代制造工程，2009，（4）.