混线生产的刀具寿命管理

作者:江铃汽车股份有限公司 范荣文 文章来源:AI《汽车制造业》 点击数:845 发布时间:2019-07-09
江铃汽车股份有限公司 范荣文
混线生产的刀具寿命管理

机加工中,刀具是由机床、刀具和工件组成的切削加工工艺系统中最活跃的因素,刀具的使用直接影响生产效率、机床的使用性能以及产品的质量。充分发挥刀具性能,降低刀具使用成本,是刀具管理的主要内容。在实际生产中,在一条生产线上加工不同型号的缸体,由于产品存在差异性——加工的孔数不一致,导致加工单件工件时,刀具加工总长度存在较大差异,刀具加工性能存在极大的损失。因此,如何自动管理刀具寿命,充分发挥刀具加工性能非常重要。

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问题提出  

我公司发动机厂主要生产2.0 L、2.4 LPUMA缸体,设计产能为10.3万件/年,于2008年10月22日正式投产。PUMA车间缸体线OP10工序使用德国进口机床,需加工2.0 L、2.4 L两种产品。其中,2.4 L产品需加工13个孔,总孔深达299 mm ,
2.0 L产品需加工4个孔,总孔深92 mm,2.4 L需加工总孔深约是2.2 L的3倍。机床使用同一把阶梯钻加工,刀具代号T1005,机床给这把阶梯钻设置的刀具寿命为500件。由于混线加工2.4 L与2.0 L工件,因此刀具加工2.0 L工件时,刀具性能存在较大的损失,刀具单台损失0.35元,每年损失刀具成本约14 000元。

 

改进方案

针对此问题,我们研究了4个改进方案,具体分析如下:

1.方案一

单独申请购买专用刀柄来加工2.0 L产品,因此刀具寿命可以单独管理,设置为2.4 L寿命的3倍(1 500件)。OP10有两款刀具存在类似问题,有2台机床需考虑到备用刀柄可共用的方法,最少要购买4个刀柄,刀柄单价约2 000元,共需投入8 000元,此方案可作为备用方案。

2.方案二

刀具加工2.0 L产品,人工计数,按加工1件计1/3件的比例,根据生产2.0 L产品需求,提前对刀具寿命进行设置。存在的问题是:员工执行不到位;生产线产品需求变化;需要人工去操作,增加劳动强度等。由于该方案可操作性不强,不建议采用。

3.方案三

刀具寿命统一设置为1 500件并优化2.4 L加工程序,使其运行T1005阶梯钻加工程序段时连续走3次(较优化前多走2次),每次20 s加工时间,因此将损失40 s加工时间。OP10工序为该线的瓶颈工序,该方案不采用。

4.方案四

刀具寿命统一设置为1 500件并优化2.4 L加工程序,使其实现在不增加加工时间的情况下,加工1件自动减3件的功能。由于之前无此经验,需花时间研究试验具体可行性方法。此方案为首选方案。

 

方案验证

缸体OP10工序机床使用西门子系统,通过联系西门子的工程师得知,刀具寿命管理是主程序在运行完所有刀具程序段后再运行子程序FINISH.SPF里的SETPIECE(1)语句段,从而使刀具寿命减1件来实现对刀具寿命监控的自动管理,但他们对我们的生产需求无有效的解决方案。因此,我们大胆做了以下3个试验。

试验条件:刀具加工顺序……T1003→T1002→T1005→ T1004→T1006……

试验目标:T1005加工1件自动减3件,其他刀具自动减1件。

1.试验一

在T1005加工程序段后添加SETPIECE(1)语句段。

试验效果:T1005及其之前的T1003、T1002刀具在运行T1005刀具加工程序段后的SETPIECE(1)后自动减1件;T1005之后的T1004、T1006刀具在运行FINISH.SPF子程序的SETPIECE(1)后自动减1件,试验未达到试验目标。

2.试验二

在T1005加工程序段后添加SETPIECE(3)语句段。

改进效果:T1005及其之前的T1003、T1002刀具在运行T1005刀具加工程序段后的SETPIECE(3)后自动减3件;T1005之后的T1004、T1006刀具在运行FINISH.SPF子程序的SETPIECE(1)后自动减1件,试验未达到试验目标。

3.试验三

在T1005加工程序段后添加SETPIECE(3)语句段;在T1002加工程序段后添加SETPIECE(1)语句段。

改进效果:T1005之前的T1003、T1002刀具在运行T1002刀具加工程序段后的SETPIECE(1)后自动减1件;T1005刀具在运行T1005刀具加工程序段后的SETPIECE(3)后自动减3件;T1004、T1006刀具在运行FINISH.SPF子程序的SETPIECE(1)后自动减1件。试验达到试验目标。

 

结语

通过组织相关刀具工程师、工艺工程师对以上三个试验过程进行讨论,我们得出如下结论:刀具在西门子程序运行过程中只走1次SETPIECE程序段;试验三的加工程序改进方案可以试验刀具加工1件自动减3件的功能,且不增加任何工时,满足车间的需求。

在方案四中,刀具寿命统一设置为1 500件并优化2.4 L加工程序,即在T1005加工程序段后添加SETPIECE(3)语句段;在T1002加工程序段后添加SETPIECE(1)语句段。

在生产中,不同型号缸体混线生产时,由于产品存在差异性——加工的孔数不一致,导致加工单件工件,刀具加工总长度存在较大差异。这时,通过实施方案四,“0”投入就可有效地降低刀具的使用成本,减少刀具性能损失。