是时候拥抱高性能加工了吗？

高性能加工并不可怕，而是值得欢迎。深入了解这本 HPM 入门书，深入了解成功所需的技术、优势和思维方式。

任何阅读过金属加工或制造行业出版物的人都听说过高性能加工和高速加工这两个术语，但您可能不愿意接受使它们受益的想法。对于许多机加工车间来说，您可能会觉得使用现有刀具、刀具路径和 CNC 设备生产零件就可以了。

为什么要摇摆不定？

有一些充分的理由可以了解更多有关 HPM 的信息，特别是如果您想面向未来发展。许多采用 HPM 的商店正在享受比几年前高出数倍的吞吐量水平。刀具寿命更长，零件质量得到改善，并且新发现的灵活性可以在业务发展的同时满足客户需求。

什么是高性能加工？

那么究竟什么是 HPM，以及采用它需要什么？昂贵的新 CAD 系统？一堆新奇的立铣刀？比星期天填字游戏轴字母多的机床？ HPM 实施可能包括部分、不包括或全部这些技术进步。以下是一家 CAM 软件公司在遥远的过去是如何定义 HPM 的：

DP Technology 的高级应用工程师 Dan Horn 在一篇 MachineDesign 文章中说：“HPM 是一个综合包，它考虑了整台机器。” “这包括机械特性、控制和伺服驱动性能、工具、刀架、夹具、零件加工甚至加工策略。”

考虑 HPM 的一个重要方式是作为一种加工策略，而不是作为一种技术本身。这意味着什么？ HPM 是一种利用技术做对工作最有意义的事情的心态——产生最佳结果和生产输出——并达到预期的业务目标。今天的技术可以帮助您成为 HPM 商店，但它需要的不仅仅是机器。

“例如，加工中心可能不是最适合这项工作的机器，”Modern Machine Shop 的主编 Peter Zelinski 在文章“高速加工：下一个十年”中说。 “如今，多任务车床做得更多，曾经被认为过于专用的加工系统也是如此。”

Zelinski 认为这不仅仅与速度或机器类型有关。相反，他认为，这是关于商店或与客户沟通所需的组织变革。虽然 Zelinski 在 2006 年写了这篇文章，但他的观点在今天看来是正确的。从本质上讲，HPM 可以帮助制造商和商店以更少的劳动力和更高的效率承担更多的工作。

以下是 HPM 操作的关键组件。

高性能机器

对于任何车间来说，保持最新的机器技术很重要，但有时投资 5 轴加工中心、多任务车床或灵活的制造系统是不可能的。一方面，您可能没有适合这些机器的工作。此外，这似乎更像是一种无法承担的金融投资风险（尽管一旦 HPM 转型开始，这种情况应该会有所改善）。

是的，与 1990 年代或更早购买的机床相比，新机床通常能更快地生产零件并保持更好的公差。但也可以将 HPM 的各个方面应用于旧机器并提高产量。例如，齿轮头立式加工中心的转速可能限制在 6,000 rpm，但这并不意味着通过采用切屑减薄技术和全长刀具啮合，刀具寿命和零件质量不会有很大提高。您还可以通过安装快速更换夹具来减少设置时间。

HPM 的切削工具

想想使用现代切削工具的好处。如果您仍在使用手工打磨的钻头并且对高速钢玉米芯铣刀的庄严爬行感到沮丧，那么可能是时候重新考虑您的刀具策略了。近年来，切削刀具制造商推出了极其坚固的硬质合金材质、涂层和几何形状，除非您使用它们，否则根本无法提高机器产量。

在某些情况下，您可能会为每个工具支付更多费用，但通过采用 HPM 的这一关键部分，您也会看到底线的显着改善。技术先进的工具可能具有更长的工具寿命，并且可以通过减少更换和维护人工来帮助降低总体拥有成本。

您是否已经采用了 HPM 的各个方面，但希望在保持机器维护和最佳水平的同时提高您的生产水平？了解整体设备效率如何帮助我们更接近零缺陷和无计划外停机的崇高目标。

HPM 所需的工作人员

侧锁式立铣刀刀柄和 6 英寸机械工虎钳各有千秋，但还有更有效的方法来夹持切削刀具和工件。热缩配合和液压刀柄提供了 HPM 提高速度和进给所需的出色跳动和平衡特性。必须采用零点夹具和其他快速更换工具技术，才能在 90 年代实现主轴正常运行时间（是的，即使在高混合、小批量环境中也是可能的）。

如果您没有离线设置工具并采用标准化的、全店范围的工具方法，那么您将错失一些重大改进机会。例如，每台加工中心在刀库 7 中都有一个半英寸的硬质合金立铣刀，每台车床在第 3 工位都有一个 80 度的金刚石。使用这些标准最佳实践来减少设置和编程时间。它们将提供更大的灵活性，将作业转移到任何可用的机器上。

HPM 所需的代码

当大多数人听到 HPM 时，他们会想到摆线刀具路径、切屑变薄效应、长轴和浅径向切削深度。他们是对的。现代 CAM 系统提供了多种方法来提高金属去除率，同时提高刀具寿命和零件质量。收养他们。这些刀具路径策略即使是旧机床或低成本进口也能大放异彩。您将需要对切削刀具和刀架以及 CAM 系统本身进行投资。您还必须派遣机械师、操作员和工程师接受培训，然后让他们有时间试验和学习新系统。

此外，您可能希望投资购买刀具路径仿真软件，因为您的新思维方式就是减少停机时间。花时间制作需要编程的 3D 模型工具和固定装置。是的，这可能看起来很麻烦，但如果你不这样做，你很可能会被甩在后面。

实现真正高性能所需的数据

您一直在等待的流行语来了：智能制造、工业 4.0、工业物联网或“IIoT”。制造业现在或将很快全部与数据有关。数据告诉您何时可以增加刀具进给量，以及何时会因为主轴轴承即将停止工作而导致意外停机。数据还会告诉您由于换刀和排屑，您每小时损失了多少分钟。

最终，数据是关于在每个班次结束时实现最长的正常运行时间和最大的零件堆。您需要收集数据、分析数据并按照数据告诉您的内容采取行动。这就是工业4.0的精髓。

开始测量您的 HPM 输出

如果您打算转向 HPM，那么更高的进给率和快速更换工具显然是一个好主意，但 HPM 有一个更大的点需要强调。无论您是配备传感器的最先进机床的自豪拥有者，还是想知道在哪里可以找到纸带阅读器的替代品，您都无法改进您不能或不会测量。

这就是为什么通往高性能加工之路的第一步是建立一个基准，然后不断努力改进它。将您的商店联网，安装机器监控传感器和软件，并指定负责人跟踪绩效。一旦确定了改进的机会，就专注于使其成为每日、每月和每季度的现实。清楚地记录用于改进流程或输出的步骤。

从单个加工中心或车床开始，然后设定具体目标，例如在第三季度将主轴可用性提高 10% 或在 7 月之前建立离线预设——并不断朝着这些目标努力。没有性能目标和对其进行衡量，再多的高性能加工都没有意义。

您是否尝试过在您的商店中采用 HPM 的任何部分？什么在起作用？什么不是？在下面的评论中分享您的经验。