【山高刀具】避免（miǎn）工藝不確定性因素，減少報廢（fèi）和返工（gōng）
2020-7-2 來源：-- 作者：-
產品質量是（shì）製造業的一個關鍵績效指標。許多車間認（rèn）為獲得 ISO、NADCAP 和 API 等（děng）質量標準認證肯定了（le）他們的工作質量。但實際上，這些（xiē）標準並沒有充分關注（zhù）如何製造合格的（de）成品工件，而是 專注於建立剔除不良零件的程序。
要真實了（le）解產品質量，可以去觀察車間質量控製區域，尤（yóu）其是貼有“重（chóng）新檢查”貼紙或（huò）標簽的零件的區域。如 果貼有這（zhè）類標簽，說明工件（jiàn）由於某種原因被拒絕或必須退回（huí）生產進行返工。製造工（gōng）藝達不到預期時（shí），就會導致 報（bào）廢和返工。有些工（gōng）藝，特別是加工，由於許多可變因素的相互作用，某種程度上具有不確定性和不（bú）可靠性。 製造商必須確認不確定性的來源（yuán），並找到（dào）解決這些問題的方法（fǎ）。然而，在許多情況下，不穩定的工藝被認（rèn）定為 標準做法，其不穩定性的來源被忽略了。最後，克服不確定性並限製報廢和返工要歸結（jié）於車間員工的認識、知 識和動力。
不（bú）確定性的來源
競爭壓力促使製造商進行成本降低分析，包括檢查物料、刀具和加工時間的（de）花費。找（zhǎo）出（chū）生產運營中（zhōng）浪費時（shí）間的 環節為控製成本提供了重要機會（見圖 1）。成本分（fèn）析方法（fǎ）包括 OEE 和精（jīng）益計（jì）劃。然而，此（cǐ）類分析（xī）往往基於 這（zhè）樣一種觀（guān）點，即製造（zào）流（liú）程（chéng）是一（yī）個獨立的、簡單的盒子。車間將原（yuán）材料或半成品放入盒內，加工流程開（kāi）始，然 後有一（yī）定數量的工件（jiàn）離開盒子，這（zhè）些工件要麽是成品，要麽是半成品工件去往（wǎng）另一個盒（hé）子。
圖 1： 未優化的加（jiā）工生產耗用的（de）時間
認識加工可變因（yīn）素
分（fèn）析中經常（cháng）忽略的一點是，在實際生產中，並不能確保每一（yī）個離開盒子的產品都是合格的。不合格的產品必須 返工或報廢。
不（bú）合格工件的（de）數量取決於製造流程中可變因素受到控製的程度。例如，鍛造等工藝並不複雜，也不需要極高的 精度。因此，這些工藝相對可控、可靠，並能夠始終如一地提供預期數量的合格工件。相比之下，其（qí）他製造流程涉及多個可變因（yīn）素，這些可變因素會降（jiàng）低結果的可預測性。我們無法可靠（kào）地預測離開盒子的合格工件的數量。
稱所有加工工藝都不可（kě）靠有點兒誇張，但把它們描述為（wéi）不完全可預測則是相當準確（què）的。加工涉及到許多可（kě）變因 素。這使刀具和工件材料承受強大的切削力和高溫。力和溫（wēn）度相結（jié）合會產生複雜多變的情況。刀具的硬度決定 了刀具（jù）的有效切削能力，而硬度會在室溫和加工過程中（zhōng）產生的 800℃ 溫度（dù）之間發生變化。熱量還會（huì）影響工件 材（cái）料的加工特性。可變因素的影（yǐng）響是不可預測的。即使為特定應用指定了加工參數，加工（gōng）期間的確（què）切值也未知。 不同的表（biǎo）麵質量或尺寸結果可能會導致零件返工（gōng）或報廢。
如果（guǒ）零件不合格，則需（xū）要檢查兩個方麵（miàn）。一方麵是技術：製造商需要了（le）解實際發生的情況，識別導致意外結果 的可變因素（sù），並決定如何解決問題。另一方麵是確定生產不合格零件所（suǒ）產生（shēng）的財務影響。這包括計（jì）算工件被拒 絕（jué）或返工導致的意外成本，並（bìng）決定公（gōng）司（sī）如何對此進行解釋。
批量生產方案通（tōng）常會將不合格零件的（de）數量與整體生產的成百成千個零件進行統計比較。在長（zhǎng）時間（jiān）的生產過程中， 車間可以分（fèn）析加工情況，記錄導致不合格零件的因素，並（bìng）優化加工參數以最大限度地減少不確定性和提高可靠 性。
然而，在多品種小批量生產模式下，車間很少有時間檢查不合格零件並優化加工工藝。如果（guǒ）生（shēng）產運行僅包含一 個項目，則挑戰更大。如果車間不熟悉工件材料並且最終（zhōng）客戶馬上就需（xū）要成品零件，那麽（me）情況會更複雜（zá）。涉及 單個零件的作業會（huì）產生不合（hé）格的結果，這就要求對（duì）另一個零件進行加（jiā）工，從（cóng）而增加（jiā）成本並（bìng）令客戶失望。
在大批量（liàng）生產模（mó）式下，消（xiāo）除不合格零件相對簡單（dān）。技術人員審核並修改工藝，試驗並最終確認（rèn）解決方案。在（zài）真（zhēn） 正（zhèng）的大批量生產情況中，不合格工件的數量與（yǔ）總產量相（xiàng）比非常少，而且成本可以忽略不計。但是，在多品種（zhǒng）小 批（pī）量（liàng）甚至單個零件生產的情（qíng）況下，不合格零件的成本會嚴重降低利（lì）潤率（lǜ），甚至導致運營損（sǔn）失。製造商隻能（néng）在極 其有限的時間內一次性生產出合格零件。
隱性成本或被忽略的（de）成本
計算生產總成本時往往會忽略掉一些隱性成本。例如去毛刺成（chéng）本。當加工的表麵質量符合技術規格，且其邊緣 和幾何形狀符合藍圖要求時，就會認為工件已完成。帶毛刺的零件是未完（wán）成的。雖然毛刺表示加工質量的缺陷， 但毛刺通常被視為工藝的正常結果，是可接受的（de）。在任何情況下，都必須清除毛刺，而清除毛刺的成本可（kě）能會 很高。一個真實的（de）例子是，一個擁有五軸銑（xǐ）床的高（gāo）度（dù）自動化車間生產了一（yī）係列需要手動去（qù）毛刺的零件。最（zuì）終， 去（qù）毛刺所涉及（jí）的時間和工時占據（jù）了成品工件成本的 20%。
在某些情況下，零件的成（chéng）本和價格計算基於加工工（gōng）藝，而不考慮去毛刺或其他二（èr）次加工的成（chéng）本。此類成本可能（néng） 不（bú）可忽略。要準確計算總製造成本，必須識（shí）別（bié）和降低隱性成本。
刀（dāo）具選擇（zé）
使用適當的生產設備和刀具將最大限度地減少加工操作中的可變性。大型剛性機床可（kě）以抵抗（kàng）導致工件尺寸不一 致的重載加工力。玻璃（lí）分（fèn）劃尺（chǐ）、線性導軌和（hé）熱量管理係統等機床功能最大限度地提高了精度。
刀具的選擇在限製可（kě）變性方麵（miàn）起著舉（jǔ）足輕重（chóng）的作用。在過去的二三十年（nián）中（zhōng），刀具選擇方法在不斷發展。以前（qián）， 刀具的選擇基本上分為提供最（zuì）大（dà）輸出速（sù）率的高性能刀具和提供最（zuì）低單位零件成本的經濟型刀具。但是，在（zài）某些 情況下，性能最高的刀具相對脆弱。當它們工（gōng）作（zuò）良好時，這類刀具表（biǎo）現出色，但在操作時（shí）必須謹慎小心。價格 較低的刀具無法與高性能刀具的速度和輸出（chū）能（néng）力相匹敵，價格優勢是以較低的產（chǎn）量為代價的（de）。
如今在挑選刀具時，在選擇（zé）槽型、速（sù）度和進（jìn）給量之前的一個主要考慮因素是用戶對刀具（jù）性能方麵（miàn）的（de）要求（qiú）。對（duì）於 大批（pī）量生產作（zuò）業，仍需要能夠最大限（xiàn）度地（dì）提高（gāo）金屬切除率的刀具和能夠提供最大刀具壽命的刀具。精密加工要 求在開發刀具的製造（zào）尺寸（cùn）、磨損特性和應用參數時考慮極高的精度，即使刀具成本較高。
圖 2：為（wéi）什麽選擇 Next STEP – 產品質量
在當前多（duō）品（pǐn）種小批量的生（shēng）產態勢下，在首次加工零件時，成品（pǐn）工件的質量達到預期非（fēi）常重要。關鍵是需要在（zài）各 種工況下都能使用且工藝開發時間最短的刀具。這也正是通用刀具（jù）的研發理念（參見附注）。如果生產工程師 和操作員了解（jiě）刀具（jù）的功能及其使用限製，那麽可靠而通用的刀具就會成為許多加工應用的理想選擇。通過使（shǐ）用（yòng） 一定數量的通用刀具，操作工可以學習和（hé）了解刀具隨時間變化的性能，同時適應各種不同工件的加（jiā）工。
了解通用刀（dāo）具的應用可以最大（dà）限度地減少不（bú）合格工件的生產，而提高的工藝可靠性可以（yǐ）幫助財（cái）務管理部門準確 了解真實的成本（běn）和（hé）利潤率。
圖 3： STEP 圖示課程概念 2020
重要貢獻
目前全球爆發的流行性病毒疫情（qíng）凸顯（xiǎn）了人們在（zài）生產加工（gōng）中的作用。由於許多生產人員都生病在家，荷蘭的一家 高（gāo）度自動化車間（jiān）被迫減產。盡管機器人、計算機和人工智能大量出現，但在沒有人時，生產卻受到了影響。顯 然，人員仍然是生產效率的（de）關鍵要素。一支受過教育（yù）、靈活且積極的生產團（tuán）隊可（kě）以適應多品種小批量（liàng）生產情況， 並在快速發展的環境中出現未預見的問（wèn）題時，提供快速響應以加快生產速度。計算機操作技（jì）能必不可少，但對 加（jiā）工流（liú）程工作原（yuán）理的了解、對最終（zhōng）結果的預期以及對實現該目標的（de）渴（kě）望同樣重要。
（附注）
山高通用刀具滿足各（gè）種需求
大多數生產（chǎn）車間負責人認（rèn）為，他們需（xū）要的是（shì）“最好的刀具”，但在實際生產中，這個標準不盡相同。對於某些 車間而（ér）言，最大金屬切除率最為重要，而其他車間則需要較（jiào）長（zhǎng）且一致的刀具壽命，以實現安全可靠的無人值守 加工。
“最好的刀具”是完全適合特（tè）定車（chē）間（jiān）的零件、工件材料、機床和生產計劃的刀具。在（zài）選擇刀具後，便可（kě）以開始 討論硬質合金材質等級、槽型、速度和進給量了。
選擇刀具還需（xū）要檢查組織的整體工作內容和流程。在最近的一個例子中，一位機械（xiè）車間負責人意識到，他每年 在刀具方麵的支出為 20 萬到（dào） 25 萬歐元。對其公司庫存刀（dāo）具（jù）進行的檢（jiǎn）查顯示，庫存接近 70 萬歐元。原來， 該車間通常生產小（xiǎo）批量的零件，而每次出現新的工件或材（cái）料時，車間負責人都添加了他認為是最（zuì）適合該作業的 性能最強的刀具。因此，該車間積（jī）累了大量的刀具庫存，車間中沒有人真正知道如何（hé）使用這些刀具，而且還有 一些刀具是為（wéi）一次性工作（zuò）而購買（mǎi）的（de）且不會重複使用，因此也很少用到。
為了避免類（lèi）似情況，山高提供了通用刀具選擇（zé）解決方案。這些刀具不（bú）一定能提供最佳性能，但卻可靠易用（yòng），並且經過精（jīng）心設計，可在各種工件材料和零件槽型（xíng）中高效應用。通用刀具可在一天加工鋼材，第二天加工不鏽鋼， 第三天加工鋁材，在周末加工鈦合（hé）金。它們不是備選刀具，而是實現性能和靈活性平衡的（de）首（shǒu）選，這是高效處理 當今製（zhì）造的多品種小批量加工（gōng）項目特點所必需（xū）的。借助通用刀具，熟練的操作員可以同（tóng）時創造高效和經濟的奇跡。
（來源：山高刀具）
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