【技術討論】石材切割加工中對刀具的選擇

在金屬切削加工中，刀具選擇幾乎是每一個工藝工程師必須面臨的問題。

刀具選擇要考慮許多問題，相應地就有許多原則，如效率原則、加工精度原則、穩定性原則、經濟性原則等等。

首先談一下效率原則。效率原則其實與其他原則不可分割，尤其是經濟性原則。要求效率的主要目的就是保證整個加工的經濟性。但效率特別重要，所以把它獨立出來，單獨討論一下。

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

其次，我們也不會在所有的條件下都強調效率，追求效率有一些約束條件。一個零件加工效率的提高需要與其他零件的效率相適應，一個工序的效率提高更需要與其他工序的效率相適應。如果忽視這些約束條件，一味追求效率，會吃力不討好。就像上海到北京的火車，現在晚上8點左右發車，第二天早上10點到達。如果能夠提前到8點到達，也許最受歡迎；但如果提前到6點，也許受歡迎程度反而下降。因為列車員會在到站前提前一個小時甚至兩個小時整理旅客床鋪，早上4點或5點起床大部分旅客不會太樂意的。工廠也是如此，尤其在流水線生產條件下更是如此。我們需要解決的是整個流水線中的“瓶頸”工序。只要提高了這個工序的生產能力，就能夠提高整條生產線的生產能力，提高整個產品的生產能力，縮短制造周期，這是許多企業所期望的。而單機或柔性制造系統的需求又不一樣。他們所受的約束較少，即與其他工序的相關度較小。由于柔性化，某個零件或某個工序制造周期的縮短常常意味著能夠使該設備投入其他零部件或其他工序的生產，從而創造更多的效益。

在市場競爭日益激烈的今天，企業對工藝工程師的期望已經不是解決簡單的工藝問題，而是期望工藝工程師們能對企業有更大的貢獻度。如果我們的工藝工程師能從企業全局出發，為企業改進制造流程作出貢獻，一定會獲得企業主的首肯和贊許。

就國外現代金屬加工企業調查的數據，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，高的會到7%左右。但刀具對加工效率的影響卻非常巨大。一臺幾十萬美元的設備能否發揮應有的作用，常常取決于一把幾美元的刀具。我曾經得到過的一個成本分析實例表明，減少30%的采購價格（指刀具性能沒有任何改變）或延長50%的刀具壽命（通常需要依賴刀具制造者的技術進步）都只能降低制造成本1%左右??因為刀具成本只占到制造總成本的4%。但如果加工參數能提高20%，大約可以降低15%的制造成本??雖然如果切削速度提高20%，刀具成本會提高50%，但因為加工周期縮短，總成本還是有大幅度的下降。