拥抱高性能加工：提升速度、精度与投资回报

高性能加工不可怕，而应欢迎。深入这份HPM入门指南，近距离审视技术、优势及成功所需的心态。

阅读过金属加工或制造行业出版物的人都听过高性能加工和高速加工术语，但您可能不愿接受使它们受益的理念。对许多机加工车间，感觉用现有刀具、刀具路径和CNC设备生产零件挺好。

为什么要激起波澜？

有充分理由了解更多HPM，特别是想面向未来增长。许多采用HPM的车间享受比几年前高出数倍的吞吐量。刀具寿命更好、零件质量提升、新获得的灵活性满足客户需求并增长业务。

什么是高性能加工？

HPM到底是什么，采用它需要什么？昂贵新CAD系统？一堆新奇铣刀？轴字母比周日填字游戏还多的机床？HPM实施可能包含这些技术进步的部分、全部或都不包含。一家CAM软件公司在很久前这样定义HPM：

“HPM是考虑整台机床的综合包，”DP Technology高级应用工程师Dan Horn在MachineDesign文章中说。“这包括机械特性、控制和伺服驱动性能、刀具、刀柄、夹具、零件工艺甚至加工策略。”

思考HPM的重要方式是将其视为加工策略——而非技术本身。这是什么意思？HPM是利用技术做对工作最有利之事的心态——产出最佳结果和生产输出，达成预期业务目标。当今技术能帮您成为HPM车间，但不止需要机器。

“加工中心未必是工作的最佳机床，”Modern Machine Shop主编Peter Zelinski在《高速加工：下一个十年》一文中评论。“多任务车削机床今天做更多，曾被认为太专用的加工系统也做更多。”

Zelinski争辩不完全关于速度或机床类型。相反，他主张关乎车间所需组织变革或与客户沟通。虽然Zelinski 2006年写此文，其观点今天依然真实。核心上，HPM能帮制造商和车间用更少劳动力和更高效率承接更多工作。

以下是HPM运营的关键组件。

高性能机床

任何车间紧跟机床技术很重要，但有时投资五轴加工中心、多任务车床或柔性制造系统不在计划内。一是可能没有适合这些机床的工作。二是财务投资风险似乎超出承受范围（尽管HPM转型开始后应改善）。

是的，新机床通常比1990年代或更早购买的生产零件更快、保持更好公差。但也可将HPM方面应用于老旧机床提升产出。例如，齿轮头立式加工中心可能限于6,000 rpm，但不意味着采用切屑变薄技术和全刃长接触不会在刀具寿命和零件质量上见大改善。您也可通过安装快速换装工装减少装夹时间。

HPM的切削刀具

思考现代切削刀具优势。如果您仍用手磨钻头，对HSS玉米棒铣刀缓慢爬行感到沮丧，可能该重新思考刀具策略。切削刀具制造商近年推出极其坚固的硬质合金牌号、涂层和几何形状，不用它们就无法提高机床产出。

某些情况下单刀成本更高，但采用这关键HPM拼图会显著改善底线。技术先进刀具可能有更长寿命，通过减少更换和维护人工降低总拥有成本。

已采用HPM某些方面但想在维护机床最佳状态下推高产量？了解整体设备效效如何帮助接近零缺陷和无非计划停机的崇高目标。

HPM所需的工装

侧固式铣刀柄和6英寸机工虎钳有其位置，但有更有效方式夹持切削刀具和工件。热缩和液压刀柄提供HPM高速高进给所需的优越跳动和平衡特性。零点定位和其他快换工装技术必须拥抱，以实现90%以上主轴利用率（即使在高混合低产量环境也可能）。

如果您不离线预调刀具并采用标准化全车间刀具方法，就错失重大改进机会。每台加工中心刀库7号位都有半英寸硬质合金铣刀，每台车床3号位都有80°菱形刀片。用这些标准最佳实践减少装夹和编程时间。它们提供更大灵活性将工作移至任何可用机床。

HPM所需的代码

多数人听到HPM想到摆线刀具路径、切屑变薄效应、长轴向浅径向切深。他们对。现代CAM系统提供多种方式提高金属去除率同时改善刀具寿命和零件质量。采用它们。这些刀具路径策略让甚至老旧机床或低成本进口机也发光。您需投资切削刀具、刀柄和CAM系统本身。还得送机加工师、操作员和工程师培训，给他们实验学习新系统时间。

此外，可能想投资刀具路径仿真软件，因为新思维全关于减少停机。花时间3D建模刀具和夹具，这需要编程。是的，似乎麻烦大，但不做可能被甩在后面。

成为真正高性能所需的数据

来了您等待的流行词：智能制造、工业4.0、工业物联网或“IIoT”。制造业正或将很快全关于数据。数据告诉您何时能增加刀具进给、何时会因主轴轴承即将失效遭遇意外停机。数据也告诉您每小时因换刀和排屑损失多少分钟。

归根结底，数据关乎实现最高利用率和每班结束时最大零件堆。您需收集数据、分析并按其指示行动。这是工业4.0本质。

开始衡量您的HPM产出

更高进给率和快换工装显然是迈向HPM的好主意，但有个更大点要强调。无论您是传感器满载的最先进机床自豪拥有者，还是纳闷去哪找纸带阅读器替代品，您无法改进不测量或不愿测量的东西。

这就是为什么通往高性能加工的第一步是建立基线，然后持续改进。给车间联网、安装机床监控传感器和软件——并指定冠军追踪绩效。一旦识别改进机会，专注于使其成为日、月、季度现实。清晰记录改进工艺或产出的步骤。

从单台加工中心或车床开始，设定具体目标，如第三季度主轴可用性提升10%或7月前建立离线预调——并持续朝这些目标努力。没有绩效目标和向其衡量，任何高性能加工都不算数。

您在车间尝试采用HPM任何部分了吗？什么有效？什么无效？在下方评论分享经验。