汽车零部件加工缩短周期时间：验证有效的实战策略

改善机床和切削操作周期时间的挑战，常让机加工人员寻觅新方案。本文揭示车间如何应对大批量、严格过程控制和汽车行业要求的高质量标准。

汽车加工有一种典型印象：专用机床以天文数字量产钢铁和铸铁零件。

过去十年来，随着整车厂及供应商转向柔性制造系统和先进材料，这一图景有所改变。

但事实依然是：汽车行业产量显著高于其他行业。

欲承接此类业务，车间必须：报价极具竞争力、质量保证体系完善、准时交付记录无瑕疵，并准备好每年再从单件价格中压缩几个百分点。

实现这一切需要——除其他外——正确的切削刀具，以及实现最短周期时间和最佳刀具寿命所需的应用知识。

保持切削刀具一致性

这种知识对任何制造商都有价值，甚至包括专注于典型职业车间高混合、低产量工作的厂家。问题随之而来：那些切削刀具是什么？什么属性将其与通用刀具区分开？

OSG USA公司区域经理Adam Glover解释，大批量制造商看重钻头和铣刀的一致性，而非特定几何形状、牌号或涂层。

"汽车刀具的设计和加工特性与职业车间使用的相当相似，但年产百万件时，绝不能容忍任何意外，"Glover说。

"您需要可预测的刀具寿命，更换钻头或其他圆刀具——或任何刀具——时，装上就能按循环启动，"他补充道。"这是头等大事，因此整车厂总选择最高质量刀具，不计价格。"

平衡预算

但且慢——报过汽车零部件加工单价的人都知道，订单通常授予能提供最低单件价格的供应商。这是否意味着车间规划刀具预算时应精打细算？并非如此，Sandvik Coromant北美汽车领域业务发展经理Brent Marsh表示。

"高批量汽车加工的重复性要求，工艺、机床、夹具、量具、尤其是切削刀具的变异必须在更长周期内控制在最小，"Marsh说。

"一切都要求良好的过程能力，减少对操作员人工干预的依赖以达成预期结果，"他补充道。"无论加工何种材料，这些因素决定最低单件价格。"

这对偏爱铸铁、钢和铝的整车厂固然适用，但其他人呢？职业车间加工从不锈钢到Inconel、复合材料到高强合金。可预测性在此同样重要，但鉴于更频繁的换型需求——此环境下切削刀具有时仅用到潜在寿命一小部分就搁置货架或机加工人员工具箱——为高端圆刀具支付溢价可能更难接受。高端刀具仍值得吗？

延伸阅读：了解周期时间与节拍时间的区别。

超越铸铁

Chad Hefflinger认为值得。Kennametal高级应用工程师，专攻多晶金刚石（PCD）和立方氮化硼（PCBN）刀具，大量时间支持整车厂和一级汽车供应商。

Hefflinger同意：最低单件成本常由最昂贵切削刀具实现。

"得益于这些刀具的长寿命及汽车工况苛刻性，PCD和PCBN的高成本极易论证合理性，"他说。

但别忘了硬质合金，Hefflinger补充道。PCD刀具常用于铣削和镗削铸铝发动机缸体、缸盖、变速箱壳体，PCBN是铸铁和硬钢部件首选，但硬质合金在较新材料中仍受欢迎，包括致密石墨铸铁（CGI）和高强合金钢，两者在汽车领域应用日增。

OSG的Adam Glover指出，不锈钢和其他合金也在上升，硬质合金仍是加工这些金属的霸主。

"我合作四家制作燃料轨部件的车间，通常用316不锈钢，也见304、2205双相钢、4140和8620合金钢——几乎全覆盖，"他说。"甚至见到复合材料应用，如新款科尔维特保险杠内框架。无论整车厂加工什么，要求基本一致——长刀具寿命、高生产率和一致质量。"

秒秒必争

受访专家均表示，定制刀具在汽车应用中很常见。

"我们见大量需求：超精加工用可调刀片式铰刀、组合阶梯钻和油道刀、脉络PCD刀具及其他定制方案，"Sandvik Coromant的Brent Marsh说。"此环境下秒秒必争，整车厂不惜一切代价实现最短周期时间，进而达成最低单件成本。"

Kennametal的Hefflinger赞同最后一点，并补充一条："高度专业化属实，但也存在共性，"他说。"每台发动机都有进排气歧管、燃油喷射孔、火花塞孔——这些都是定制钻头和铰刀的绝佳应用，因为相同刀具设计可跨许多不同零件号通用。"

这对整车厂是好事，但对非百万级年产量车间意味着什么？或许无关——除了一点：福特、雪佛兰、通用等工程师知道，任何制造过程的头号任务是开发最稳健的工艺。

意外是杀手，他们会告诉您，避免由此导致的生产延误和质量问题的最佳方式，是无论零件数量或加工材料如何，都购买可获得的最高质量刀具。

您加工汽车材料时遇到过什么挑战？找到什么独特解决方案？