加工廠應該考慮開展CNC刀具磨削，其理由很多，包括CNC刀具磨削可以加工出高質(zhì)量、長壽命刀具，具有較高的工藝靈活性和可控性，同時還節(jié)省開支等。

    由于刀具磨削并不是加工廠核心能力的一部分，因此為了確認廠內(nèi)磨削是否合理，必須進行仔細分析。

    加工廠必須能夠指定一名全職操作員操作機床。對操作員進行CNC刀具磨削培訓并不難，但是他必須擁有操作CNC機床5年左右的經(jīng)驗。此外，操縱員還必須具有良好的刀具加工知識。加工廠可以基于財務和靈活性等原因考察配備一臺CNC磨床是否合理。從財務方面看，采用標準刀具的加工廠每年在刀具重磨方面至少需要花費20萬美元。但是，采用非標刀具或頻繁換刀的加工廠，若配備內(nèi)部重磨設施，那么可以快速重磨這些刀具。

CNC磨削的優(yōu)點

    采用手動磨床在公司內(nèi)部磨削刀具而臨若干問題。例如，磨一把刀具就需要多臺機床。譬如磨一把鉆頭就需要一臺開槽機、一臺外圓磨床及一臺磨尖機。這就需要進行多次裝夾。相反，一臺CNC磨床完成一成套磨削卻只需要一次裝夾。同時，一臺CNC磨床的占地面積比多臺手動磨床要小。另一個問題是非封閉式手動機床產(chǎn)生的硬質(zhì)合金切屑形成的臟污問題。最重要的是，手動磨床依賴于操作員的熟練技能，而這點如今已經(jīng)成為一種越來越稀缺的資源。

    最后一點，手動磨削的時間要比CNC磨削的長得多。隨著刀具幾何形狀變得更復雜，磨削時間會大幅增加。

    外協(xié)牽涉到的一個問題是缺乏靈活性。例如，如果加工廠采用的刀具具有特殊的幾何結構，或者參與了需要快速解決刀具特征的開發(fā)工作，有可能會遇到非常長的重磨時間。此外，加工廠對外協(xié)刀具重磨質(zhì)量可控性很小。在外協(xié)過程中，由重磨廠確定各個項目的時間安排，因此加工廠很可能會發(fā)現(xiàn)自己待重磨的刀具排到了長長一列隊伍的最后。而進行內(nèi)部磨削的加工廠卻可以對優(yōu)先性及重磨刀具的時間安排加以控制。

表1 刀具磨削時間：手動與數(shù)控方式比較

刀具 手動方式 數(shù)控方式

設置次數(shù) 磨削時間 設置次數(shù) 磨削時間

1英寸4槽硬質(zhì)合金立銑刀 3 16分鐘 1 4分鐘

2英寸3槽套料鉆 4 22分鐘 1 4分鐘47秒

4.14英寸×20錯齒銑刀 10 134分鐘 2 10分鐘

1英寸6槽臺階鉆 6 30分鐘

(外加檢查每個臺階) 1 3分鐘40秒

一致性問題

    CNC磨削不僅比手動磨削更快，同時還可以加工出更好、一致性更高的刀具，因為它不依賴于操作員的技能。許多高速加工中心采用具有復雜幾何結構的刀具，諸如每個齒其有不同螺旋線結構的鉆頭，或者整個刀具上螺旋線不斷變化的鉆頭。這樣的刀具很難或者說不可能通過手動磨削形成很好的結果。而通過多種軟件選項，新的CNC機床卻可以很方便地磨削復雜的刀具幾何結構。

    鉆頭的CNC磨削可以確保在直徑、齒間空間、刀具半徑方面不存在偏差，因此每把刀具都將均勻切削。這些特征的非一致性可能導致在各個刀齒上產(chǎn)生額外應力，從而降低刀具壽命。刀具的一致性可以保證長時間進行不間斷切削，因此換刀時間可以依據(jù)實際情況規(guī)定，從而徹底用完刀具的可用壽命。此外，一件工件需要的刀具把數(shù)可以通過生產(chǎn)調(diào)度精確確定，從而減少刀具庫存。好的刀具發(fā)熱最少，振動低，因此機床壽命更長，維護更少，同時加工出的表面粗糙度更高。另外，CNC磨削還可以采用韌度更高的刀具材料，這種刀具可以保證更高的切削速度，形成更好的表面粗糙度。

    通常，手動磨削是在干磨削狀態(tài)下完成的，而CNC磨削則具有許多冷卻液選項。采用高壓冷卻液可以防止切削刃發(fā)熱，從而保證切削速度更高，刀具壽命更長。

    實現(xiàn)經(jīng)濟型高生產(chǎn)率最重要的因素是切削速度，而不是刀具成本或刀具壽命。例如，工業(yè)數(shù)據(jù)表明，刀具成本降低30%只能使每件產(chǎn)品的成本降低1%。類似地，刀具壽命提高50%也只能使產(chǎn)品成本降低1%。但是，切削速度提高20%（盡管刀具成本增加50%）卻可以使每件產(chǎn)品的成本降低15%。 CNC磨削成的高質(zhì)量刀具很容易就能讓切削速度比手動磨削刀具的高20%。

外協(xié)成本

    外協(xié)重磨刀具的總成本涉及到生產(chǎn)工具的成本，外加在重磨刀具期間維持生產(chǎn)所必須的備件成本，以及服務和運輸成本，更重要的是，在重磨服務發(fā)生拖延事件時生產(chǎn)損失方面的成本。這些成本在年度開支上會增加很大的一筆費用。例如，一把外徑0.5英寸(12.7mm)、長3英寸(75mm)的方尾立銑刀，換刀20次，每次切削4小時，工況是每年250天每班8小時，假設重磨的周轉時間為10天，那么采用外協(xié)刀具磨削每年的開支為20.6萬美元。若同一把刀具換刀40次，負載循環(huán)縮短為2小時，那么每年的開支則上升到82.4萬美元。內(nèi)部CNC磨削刀具的真正成本包括機床成本、操作員成本及車間雜用開支，比外協(xié)刀具磨削的成本要低得多。例如，購買和運行一臺價值24萬美元的CNC磨床每小時均攤的成本為28.09美元(算上折舊、利息、占地、能源、維護和機床易耗件等方而的成本)。一般的操作員成本為18.33美元/小時，運行這樣一臺CNC磨床的總成本為46.42美元/小時。對于上例外徑0.5 英寸、長3英寸換刀20次或40次的方尾立銑刀，每年的內(nèi)部刀具重磨成本大約為外協(xié)重磨的1/4。

表2 外協(xié)和內(nèi)部CNC刀具磨削的費用匯總

外協(xié) 負荷循環(huán)(小時) 換刀次數(shù) 總年度費用

4 20 206000美元

2 40 824000美元

刀具：外徑0.5英寸．長3英寸，方尾硬質(zhì)合金立銑刀。每天加工8小時，每年250天，每次重磨需要離廠10天。

內(nèi)部CNC磨床 負荷循環(huán)(小時) 換刀次數(shù) 總年度費用

4 20 50881美元

2 40 203523美元

刀具：同上，包括CNC磨床的每小時46.42美元成本