【技術(shù)討論】石材切割加工中對(duì)刀具的選擇

在金屬切削加工中，刀具選擇幾乎是每一個(gè)工藝工程師必須面臨的問題。

刀具選擇要考慮許多問題，相應(yīng)地就有許多原則，如效率原則、加工精度原則、穩(wěn)定性原則、經(jīng)濟(jì)性原則等等。

首先談一下效率原則。效率原則其實(shí)與其他原則不可分割，尤其是經(jīng)濟(jì)性原則。要求效率的主要目的就是保證整個(gè)加工的經(jīng)濟(jì)性。但效率特別重要，所以把它獨(dú)立出來(lái)，單獨(dú)討論一下。

效率原則首先是在保證可接受的加工精度和可接受的穩(wěn)定性前提下的效率。沒有這個(gè)基本條件，效率無(wú)從談起。就像我們希望我們的交通工具（譬如汽車）能夠給我們帶來(lái)更快的速度，但安全是第一位的。一旦有飛機(jī)失事后，許多人會(huì)慎重考慮是否真的繼續(xù)選擇飛機(jī)出行，航空公司也會(huì)重新審視已有的安全策略。沒有安全，飛機(jī)就不會(huì)成為首選的交通工具。刀具的選擇同樣如此。

其次，我們也不會(huì)在所有的條件下都強(qiáng)調(diào)效率，追求效率有一些約束條件。一個(gè)零件加工效率的提高需要與其他零件的效率相適應(yīng)，一個(gè)工序的效率提高更需要與其他工序的效率相適應(yīng)。如果忽視這些約束條件，一味追求效率，會(huì)吃力不討好。就像上海到北京的火車，現(xiàn)在晚上8點(diǎn)左右發(fā)車，第二天早上10點(diǎn)到達(dá)。如果能夠提前到8點(diǎn)到達(dá)，也許最受歡迎；但如果提前到6點(diǎn)，也許受歡迎程度反而下降。因?yàn)榱熊噯T會(huì)在到站前提前一個(gè)小時(shí)甚至兩個(gè)小時(shí)整理旅客床鋪，早上4點(diǎn)或5點(diǎn)起床大部分旅客不會(huì)太樂意的。工廠也是如此，尤其在流水線生產(chǎn)條件下更是如此。我們需要解決的是整個(gè)流水線中的“瓶頸”工序。只要提高了這個(gè)工序的生產(chǎn)能力，就能夠提高整條生產(chǎn)線的生產(chǎn)能力，提高整個(gè)產(chǎn)品的生產(chǎn)能力，縮短制造周期，這是許多企業(yè)所期望的。而單機(jī)或柔性制造系統(tǒng)的需求又不一樣。他們所受的約束較少，即與其他工序的相關(guān)度較小。由于柔性化，某個(gè)零件或某個(gè)工序制造周期的縮短常常意味著能夠使該設(shè)備投入其他零部件或其他工序的生產(chǎn)，從而創(chuàng)造更多的效益。

在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的今天，企業(yè)對(duì)工藝工程師的期望已經(jīng)不是解決簡(jiǎn)單的工藝問題，而是期望工藝工程師們能對(duì)企業(yè)有更大的貢獻(xiàn)度。如果我們的工藝工程師能從企業(yè)全局出發(fā)，為企業(yè)改進(jìn)制造流程作出貢獻(xiàn)，一定會(huì)獲得企業(yè)主的首肯和贊許。

就國(guó)外現(xiàn)代金屬加工企業(yè)調(diào)查的數(shù)據(jù)，刀具本身在制造成本中所占比例并不是很高，通常在2%～4%之間，高的會(huì)到7%左右。但刀具對(duì)加工效率的影響卻非常巨大。一臺(tái)幾十萬(wàn)美元的設(shè)備能否發(fā)揮應(yīng)有的作用，常常取決于一把幾美元的刀具。我曾經(jīng)得到過的一個(gè)成本分析實(shí)例表明，減少30%的采購(gòu)價(jià)格（指刀具性能沒有任何改變）或延長(zhǎng)50%的刀具壽命（通常需要依賴刀具制造者的技術(shù)進(jìn)步）都只能降低制造成本1%左右??因?yàn)榈毒叱杀局徽嫉街圃炜偝杀镜?%。但如果加工參數(shù)能提高20%，大約可以降低15%的制造成本??雖然如果切削速度提高20%，刀具成本會(huì)提高50%，但因?yàn)榧庸ぶ芷诳s短，總成本還是有大幅度的下降。