山特维克可乐满新款钢件车削刀片助力THK Rhythm掌控加工过程

加拿大的蒂尔森堡是一个欣欣向荣的汽车产业区，坐拥有众多知名的汽车厂。THK Rhythm汽车厂就是其中之一，它服务于全球各大汽车制造商，包括宝马 、福特、梅赛德斯-奔驰等。身处这样一个竞争激烈的环境，意味着THK Rhythm需要使其产品具备独特个性，才能从竞争对手中脱颖而出。

THK Rhythm汽车厂专业生产全球各种车辆都可使用的悬架零件，以及用于这些零件的球形接头和球头销。作为国际化的汽车业巨头，需要在保证严苛质量的同时实现成本的持续优化。为了提升竞争优势，该公司与山特维克可乐满深度合作，比如其使用全新钢质车削材质的刀片，就获得了相当可观的获益。

富于挑战性的加工过程

在THK工厂的入口处，品牌的质量政策鲜明亮眼：首件合格，件件合格，持续优化。这绝不仅仅是一句为了夺人眼球的口号。工厂施行的各种有关制造业改进的实践方法就是这一政策的有力证明，包括Kaizen，一种源自日本的持续改进理念，聚焦效率、生产率和设备综合效率 的优化。

虽然THK设定了清晰透明的效率目标，但是对于前端下部张力臂的生产，如何达到生产率目标和控制成本仍然是挑战。“前端下部张力臂的生产过程需要在若干步骤中去除大量材料，包括钻孔、粗加工和精加工孔，”THK Rhythm工艺工程师Adrian Dabrowski如此解释道。

该零件由研磨作用特别强的锻造ISO P钢制成，抗拉强度高。这种工件的加工需要用到一种配有大量刀片的专业刀具，这些刀片交错排开，即：刀片的直径并不一样。前端下部张力臂的初始加工过程的设计是：每把刀具加工140个工件；但是THK平均每把刀具的产量只有92个工件，然后其中最大直径的刀片就会出现故障，进而使整个刀具的寿命也终止了。

刀片寿命短故障意味着操作员更换刀片的频率大大增加。THK Rhythm车间里的机床是这样设置的：如果一把刀具破损，则自动运行备用刀具，从而使机床继续保持运行。但是，如果频繁出现刀具故障，则没有足够备用刀具来保持生产顺利进行。

此外，任何钢件车削工序都避免不了的一个关键考量因素：切屑控制，也是一个让人担忧的问题。“如果刀具出现故障，则往往会有切屑缠绕在刀具周围；所以，我们不得不把刀具取出来清理切屑，”THK机床操作员Gary Martin坦言。“这些切屑比较锋利，可能导致手指受伤等人身伤害。”

Dabrowski也进一步强调了刀具故障的恼人之处：“以前我们的机床只运行一把刀具，如果这把刀具一旦破损，操作员就必须把刀具取出，然后手动更换所有刀片并将刀具再重新放回机床。这意味着每台机床要停机大约五到六分钟时间，累加起来就不是小数字了。”平均而言，操作员要看管三台机床。所以，如果一台机床停机，则本质上意味着所有三台全部都要停机。“情况好的时候，每班只发生一次刀具破损故障，”Dabrowski继续说道。“而近来，停机频率高达每台机床每班三到四次。”

使用旧款刀片时，停机现象非常普遍，所以每天的生产目标都难以实现。

寻找解决方案

为了找到正确的解决方案，THK每天都努力调整机床以及微调进给率和主轴转速 (RPM)。团队还尝试了一些刀具供应商提供的各种不同刀片和槽型，但是无一成功。直到THK求助山特维克可乐满，才终于出现转机。

2020年末，山特维克可乐满推出两款高性能硬质合金刀片材质GC4415和GC4425。这些刀片应用广泛，推荐用于连续和断续切削。GC4425具备更强的耐磨和耐热能力以及更强韧性，而GC4415的耐热能力更胜一筹，可与GC4425形成互补。对于THK Rhythm而言，GC4415是适合其加工过程的一种理想选择。

两款材质均采用了第二代Inveio®涂层技术。“令这种刀具涂层尤显独特的是它的微观结构，”山特维克可乐满产品经理Rolf Olofsson如此解释道。材质的表面是单向晶体结构。每个晶体都朝向切削刃排列，形成一道坚固的屏障，提高了抵抗月牙洼的能力和后刀面的耐磨性。切削区域能够更快散热，从而有助于切削刃在更长时间连续切削时保持不变形。

“GC4415和GC4425可加工的工件数量增多，刀具寿命延长，彻底消除了突然破损现象且减少了返工和报废现象。对于THK，GC4415刀片是解决其车削困扰的一剂对症良药，”Olofsson继续说道。

持续前行

自从引入GC4415材质，THK的车间生产率提高了。事实上，由于采用更高的切削速度，所以自从操作员使用这种刀片以来，THK的生产率提高了11%。

2021年最初四个月，THK使用了大约3,800个老款刀片。而当2021年5月引入GC4415材质后，该工厂在同样的时间段仅使用了3,000个新款刀片——刀片数量降幅高达18%，因而大幅降低了单个零件成本。

而变化不仅仅体现在数字上。“在生产车间，我们的操作员更高兴，因为他们能够专注于装夹工件，而无需担心频繁换刀或切屑堵塞，”Dabrowski如此总结道。“新材质使每年的生产用时节省了194小时。得益于GC4415，在如今的THK Rhythm车间，停机现象大幅减少，生产更加可靠。”

鉴于GC4415刀片材质对于加工车辆前端下方张力臂这一部件的出色表现，THK Rhythm现在计划测试该材质在加工其生产线其他工件方面的效果并将其引入，例如球头销和球形接头。

如果您的工厂面临类似的生产率挑战，欢迎同山特维克可乐满交流，了解其钢件车削材质能够如何优化您的加工过程。

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