在市場經(jīng)濟(jì)的浪潮下，所有的企業(yè)都在追求效益，因此人們更多地把注意力集中在加工效率上，目前流行的高速加工被普遍認(rèn)為是提高加工效率的有效手段之一；在眾多的展會上，人們可以看到各種各樣的高速加工設(shè)備，可謂是風(fēng)光無限；高速加工帶給人們的最直觀的感受是主軸轉(zhuǎn)數(shù)和切削速度的提高，加工時間明顯縮短；但是從企業(yè)獲利的角度來看，高速加工并不適合所有的企業(yè)；因為風(fēng)光無限的外表下面，需要有一個龐大的開支來支撐。高速加工設(shè)備的投入不僅僅是設(shè)備本身，同時還包括機(jī)床維護(hù)和使用成本，這些都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通設(shè)備。最明顯的就是刀具、冷卻介質(zhì)等常規(guī)耗材的高成本；此外，機(jī)床的維修成本，意外損耗等，都會給他的擁有者帶來瞠目結(jié)舌的“意外驚喜”。這些原因致使很多高速加工設(shè)備最終都被當(dāng)成了常規(guī)設(shè)備使用，失去了它應(yīng)有的價值和功能。實(shí)際上，高速加工只適用于產(chǎn)品附加值高、技術(shù)水平先進(jìn)的少數(shù)企業(yè)。
其實(shí)在提高加工效率方面，高速加工只是手段之一；在上世紀(jì)末期高速加工設(shè)備所必需的直線電機(jī)、電主軸、刀具耐久性方面取得了一些技術(shù)上的突破，使得高速加工得以快速發(fā)展至今。其實(shí)我們還有一條路走，就是通過提高機(jī)床功率或增加刀具負(fù)載的方法，來提高材料去除率，我們稱之為“強(qiáng)力切削”；機(jī)床的功率提升不是大問題，機(jī)床結(jié)構(gòu)的剛性和刀具的耐久性是最大的瓶頸。但是我們在有限的條件下，通過機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化、合理的刀具選擇以及工藝方案的優(yōu)化，充分發(fā)揮機(jī)床的性能，也可以有效地提高加工的效率，是目前最經(jīng)濟(jì)有效的方法。
復(fù)合加工是加工方式發(fā)展的另外一個方向，最常見的是車銑復(fù)合加工、鏜銑加工，在理論上它可以節(jié)省很多的工藝準(zhǔn)備時間和簡化工藝流程，是提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的有效手段。但是此類設(shè)備價格相對較高。
以上的幾種加工方式都是為了提高加工效率，其實(shí)，提高加工效率不僅僅體現(xiàn)在設(shè)備應(yīng)用方面，在刀量具、工裝夾具的應(yīng)用方面，我們也可以找出提高效率的方法。在這些方法得以應(yīng)用的加工領(lǐng)域中，我們把他們統(tǒng)稱為“高效加工”。
下面我們以車銑復(fù)合設(shè)備的應(yīng)用為例，探討一下如何充分發(fā)揮設(shè)備的效率。設(shè)備的效率能否得到充分的發(fā)揮，是企業(yè)能否獲利的決定性因素。這里我們從質(zhì)和量這兩個角度來看，一方面由于采用了有效的數(shù)控程序控制，使產(chǎn)品的一致性得到保障，將人為因素的影響降到最低，產(chǎn)品的精度可均勻分布在公差帶范圍內(nèi)；另一方面，由于減化了工藝流程，避免了重復(fù)裝夾的誤差，從而提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。在大批量的產(chǎn)品加工中，此類設(shè)備的優(yōu)勢在于生產(chǎn)效率和穩(wěn)定的產(chǎn)品質(zhì)量；在小批量的產(chǎn)品加工中，體現(xiàn)在設(shè)備的靈活性和超高的產(chǎn)品質(zhì)量。那么此類設(shè)備的應(yīng)用中，重點(diǎn)在于產(chǎn)品質(zhì)量和加工效率。我們通過車銑復(fù)合加工中的一些實(shí)例來給大家一些直觀的感受。
這是一個典型的接頭類零件，內(nèi)外形都需要加工，而且批量非常大，如果在車銑復(fù)合設(shè)備上完成這個零件的加工，無論從效率還是質(zhì)量上都是最佳的選擇。選擇合理的加工方案和刀具再配一套自動進(jìn)料機(jī)構(gòu)，單件加工時間甚至可以用秒來計算，其生產(chǎn)效率在常規(guī)工藝安排上根本無法想象。
這是一種復(fù)合程度更高的設(shè)備，雙刀架的結(jié)構(gòu)設(shè)置，使得加工效率大大提高，那么如何有效地利用兩個刀架，使之相互配合，縮短加工時間，是這類設(shè)備在實(shí)際應(yīng)用中的主要課題之一。此外，上刀塔與C軸的聯(lián)動，也可以完成五座標(biāo)聯(lián)動加工，這些都可以在CAM軟件中得以有效地解決。對于數(shù)百萬的設(shè)備投入，CAM軟件這個必備的工具往往被忽略。雙主軸的設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)零件的自動翻面加工，正反兩面的同軸度可由機(jī)床精度來保證，既減少了重復(fù)裝卡的準(zhǔn)備時間，又可以保證零件的精度，尤其是批量生產(chǎn)的零件，零件的一致性可以得到很好的保證，加工誤差很容易控制在指定范圍內(nèi)。
車銑復(fù)合設(shè)備可以有效地提高產(chǎn)品質(zhì)量和加工的效率。但是，只有高效的設(shè)備，沒有有效的工具和手段來驅(qū)動它，也是枉然。這里有兩點(diǎn)感受，一是合理的刀具選擇和有效的刀具管理體系是高效加工的基礎(chǔ)保障，二是CAM平臺的支持是高效加工必不可少的條件。無論是在高速加工、強(qiáng)力切削還是復(fù)合加工中，刀具是我們永遠(yuǎn)的重要議題。正確選擇和使用刀具是所有工作的前提，在其他因素因條件限制無法突破的時候，在刀具上做文章可以收到意想不到的效果。在最普通的車削加工中，在機(jī)床允許的最高轉(zhuǎn)數(shù)范圍內(nèi)，如果要求保證表面質(zhì)量的前提下，我們沒有辦法通過提高進(jìn)給速度來提高加工效率。但是有一種Wiper類型的刀片，其刀尖角由多段弧線組成，分別形成切削刃和修光刃，在保證表面質(zhì)量的條件下，可以提高進(jìn)給速度，從而使生產(chǎn)效率成倍地提高。
選擇合理的刀具的同時，還要有完善的刀具管理體系，刀具的管理是保證產(chǎn)品品質(zhì)的重要環(huán)節(jié)，車銑設(shè)備的自動化程度相對較高，如果不能保證設(shè)備使用正確的刀具，或刀具參數(shù)超出允許的誤差范圍，會造成一批零件的報廢，帶來驚人的損失。刀具的管理尤其是刀具壽命的管理對于自動化程度高的設(shè)備更為重要。建立一套完整的刀具管理和保障體系可以有效地保證產(chǎn)品質(zhì)量。
CAM軟件是一種工具，是一個催化劑；在數(shù)控加工領(lǐng)域中，CAM上的成本投入，可以很快地從增加的效益中收回。例如前面提到的Wiper刀具，因其刀尖角不是一個完整的圓弧，刀尖半徑的補(bǔ)償無法通過控制系統(tǒng)中的半徑補(bǔ)償功能實(shí)現(xiàn)，那么Wiper類的刀具只能用于粗加工中。如果利用CAM軟件來實(shí)現(xiàn)這種刀尖補(bǔ)償，可以大大提高刀片的使用范圍。多主軸多刀架的設(shè)備，通過CAM軟件可以很有效地設(shè)置加工節(jié)拍，充分發(fā)揮雙刀架的加工效率。此外，對于多座標(biāo)聯(lián)動的加工更是離不開CAM軟件的支持。
高效加工不僅僅是一種加工方式，更是一種理念，它涵蓋了設(shè)備、刀具、工藝流程優(yōu)化、CAM應(yīng)用等多個領(lǐng)域范疇；單純從一個角度出發(fā)考慮問題，往往會有山窮水盡的一刻，甚至得到事與愿違的結(jié)果。只有從實(shí)際出發(fā)，結(jié)合企業(yè)的自身狀況，找出最有效的解決方案。
