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高速铣削提高发电设备的加工效率

2012年02月13日 16:57中国机床商务网点击:10539

  全球发电设备制造业从未如此强调速度。一方面,旋转刀 具订单每年以10%~15%的速度持续增长,这驱使刀 具生产商们拼命追赶。另一方面,随着金属切削刀 具供应商面向能源工业不断地对刀 具进行改进,仅在过去五年间,金属去除率平均每年提高50%以上。而自2003年以来,伊斯卡对发电设备加工技术的研发投入增幅就超过了5倍,研制出超过1000种新品,包括从加工箱体到枞树形叶根的所有产品,提高了金属切削效率和交付速度。
  
  此外,从早期用户的反馈来看,这些新刀 具正在不断发挥它们的潜力。汽轮机制造商利用它们提高现有数控设备的产能,加快其产品交付速度。过去一整天才能铣削完的涡轮机叶片,现在只需区区数小时。过去耗费5周甚至更长时间才能加工完成的大型转子,现在仅需4周时间。根本原因在于这类刀 具具有可实现更高切削速度的特点,进而加快了用户交付产品的速度,切削速度的重要性高于切削刃寿命或刀 具成本。
  
  虽然改进后的刀 具更耐用,但这并不是关键。任何刀 具革新所带来的最大潜在好处在于其战略意义:提高企业盈利能力、市场竞争力以及可持续发展能力。在如今的发电设备制造业,当务之急是更快地去除没用的金属。
  
  金属去除率更高,现有设备更高的产能,更快的交付以及由固定资产带来的更高投资回报。提高金属去除率,既能提高利润率,又能削减零件成本,这是双赢的策略。
  
  从纯粹的经济学角度来看,金属去除率更高,可以降低加工过程中三个最大的可变成本,而这些成本都具有随时间而变化的特性,分别是人力成本、机器租赁费或折旧成本以及间接成本。它们总共占据零件加工总成本的75%。其中任何一项成本都远超过刀 具的成本,而后者通常极少超过零件加工成本的3%。
  
  以一个100美元的工件为例,比如涡轮机叶片。如果刀片的使用寿命提高10%,每个零件节约3美分。如果刀片的价格优惠10%,每个零件节约30美分。如果加工周期缩短10%,则在原来生产10个叶片的时间内多生产一个叶片,节约达7.5美元每个零件。按照同样的思路,如果您提前1周的时间完成原本需要1个月甚至更长时间加工的大型汽缸,那么,降低上万美元的成本是完全可能的。
  
  诚然,75%/3%的加工成本结构早已不算什么新闻了。基础数据已经存在数十年。每家刀 具公司都有一套自己的理论来阐释这些常识。
  
  要获得最及时的分析数据,必须在快速发展的市场需求中迅速占据领先地位。最先进刀 具带来的生产率效益总是立竿见影的。无需重置工艺或者重新编程,只要加大进给或加快切削速度。无需花费数月时间等待昂贵的新设备投产。
  
  要想提高工厂的产量,最简单直接的方法仅需两步。首先,购买当前性能最突出的加工刀 具。其次,充分发挥刀 具性能,关注金属去除率甚于关注刀 具寿命。灵活地更新刀 具,通常能将涡轮机零件的产量稳定地提高远远超过10~20个百分点,而利润则常常因此提升2倍或3倍,这对于制造工程师来讲才算“表现不错”。可以想象一下其对瓶颈工序施加的影响。最近,伊斯卡的一款蝴蝶槽铣刀(TANGSLOT)在东德克萨斯州的一家石油机械公司立马解决了一个瓶颈问题。它将在悬挂器主体上的原本令人棘手的开槽速度几乎加快1倍,金属去除率提升1倍,刀刃寿命延长4倍,功耗降低15%~20%。
  
  回顾过去十年间的数据处理发展趋势,不难了解刀 具对生产率的影响。用户最大的收益并非源于机床而是源于在机床上运行的软件。将刀 具视为“软件”,用“软件”提高“硬件”——数控机床的生产效率。
  
  其实,软硬兼修走得更远。今天的加工选择范围、创新步伐堪比笔记本电脑上的软件更新速度。刚安装的最新财务软件,很快就会被增强版所替代。当你刚更新的切削刀 具将进给速度提高20%,升级的刀 具产品就能将该指标提升到新的高度。
  
  刀 具如同软件,不断推陈出新。故此,即使一年前刚刚更新了刀 具,如果同期刀 具供应商在相应领域做出了明显的改进,那么,再次更新刀 具,也是应当考虑的。刀 具更新,可有效加快利润的积累。刀 具被归类为“耗材”非常合理:它能在有限的经济周期内为您赚钱。衡量其价值的终极指征在于刀 具在最出色状态下为你赚取了多少利润,而不应仅仅关注刀 具寿命长短以及价格高低。
  
  发电设备加工技术的最新突破在于刀 具尺寸、刀片几何结构和装卡系统。更大规格的刀 具,更适合于在大功率机床上加工大型零件,目前已作为标准刀 具供货并储备于全球各中央库。改进的刀片几何结构使切削更自由,每个刀片的切削刃更多,卷屑槽的设计使得即便在更高的速度下也能控制切削热。
  
  由切屑带走大多数的切削热,保证了在更快的切削速度下刀片也不会过热。此外,新型特制刀 具几乎涵盖了涡轮机生产中各零部件的金属切削加工:转子、涡轮盘、开放式和封闭式叶轮、叶片与汽缸、水力涡轮机、燃汽轮机、风力涡轮机,甚至是每个叶片根部轮廓。以钻孔加工为例,CHAMDRILL变色龙钻头,有4种形制的可换刀头,更换刀头简单快捷,用于加工从铸铁到镍铬合金的一系列金属材料,可满足各种发电设备的加工需求。此外,钻头夹持于主轴即可更换刀头,进一步消除了重要的误差源,并缩减了停机时间。自夹紧系统,意味着刀头无需锁紧螺钉,即可实现自夹紧,且刚性高。自夹紧系统将刀片压入并牢固在位置上而无需紧固螺钉,减少了安装时间,库存管理以及刀体磨损等弊端。
  
  在铣削加工中,铣刀改进的刀座设计和装卡系统使得更多的切削力传导回至刀 具,使切削系统更稳定可靠、进给速度更快。大型插铣刀比侧铣刀的系统结构更强固,可显著提高粗加工的速度。此外,双面螺旋刃铣刀(HELIDO)刀片的螺旋切削刃设计使得刀 具可更平滑地切入工件,对机床、工件和刀 具产生的冲击力更小,最终获得更高的金属去除率。切削刃逐渐进入工件,像剪刀剪纸一样。立装螺旋刃蝴蝶铣刀(HELITANG)让主切削力指向最厚实的刀片截面,在大幅提高面铣的粗加工速度的同时,也有效保护了切削刃。通常使用这些刀 具,在进给率提高一倍所进行的强力粗铣中,刀片也不容易破损。在加工汽缸和其他大型零件时,节约的时间以天为单位来计算。
  
  刀 具的改进亦已加快了车削和切槽加工的速度。采用伊斯卡的CUT-GRIP霸王刀,可将径向T型槽的生产率平均提高50%。同样,伊斯卡的枞树型轮槽铣刀被证明在涡轮盘、径向轮槽以及平衡槽的枞树型轮槽加工中节约了大量时间。
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