高速铣削提高发电设备的加工效率

全球发电设备制造业从未如此强调速度。一方面，旋转刀具订单每年以10%~15%的速度持续增长，这驱使刀具生产商们拼命追赶。另一方面，随着金属切削刀具供应商面向能源工业不断地对刀具进行改进，仅在过去五年间，金属去除率平均每年提高50%以上。而自2003年以来，伊斯卡对发电设备加工技术的研发投入增幅就超过了5倍，研制出超过1000种新品，包括从加工箱体到枞树形叶根的所有产品，提高了金属切削效率和交付速度。

此外，从早期用户的反馈来看，这些新刀具正在不断发挥它们的潜力。汽轮机制造商利用它们提高现有数控设备的产能，加快其产品交付速度。过去一整天才能铣削完的涡轮机叶片，现在只需区区数小时。过去耗费5周甚至更长时间才能加工完成的大型转子，现在仅需4周时间。根本原因在于这类刀具具有可实现更高切削速度的特点，进而加快了用户交付产品的速度，切削速度的重要性高于切削刃寿命或刀具成本。

虽然改进后的刀具更耐用，但这并不是关键。任何刀具革新所带来的最大潜在好处在于其战略意义：提高企业盈利能力、市场竞争力以及可持续发展能力。在如今的发电设备制造业，当务之急是更快地去除没用的金属。

金属去除率更高，现有设备更高的产能，更快的交付以及由固定资产带来的更高投资回报。提高金属去除率，既能提高利润率，又能削减零件成本，这是双赢的策略。

从纯粹的经济学角度来看，金属去除率更高，可以降低加工过程中三个最大的可变成本，而这些成本都具有随时间而变化的特性，分别是人力成本、机器租赁费或折旧成本以及间接成本。它们总共占据零件加工总成本的75%。其中任何一项成本都远超过刀具的成本，而后者通常极少超过零件加工成本的3%。

以一个100美元的工件为例，比如涡轮机叶片。如果刀片的使用寿命提高10%，每个零件节约3美分。如果刀片的价格优惠10%，每个零件节约30美分。如果加工周期缩短10%，则在原来生产10个叶片的时间内多生产一个叶片，节约达7.5美元每个零件。按照同样的思路，如果您提前1周的时间完成原本需要1个月甚至更长时间加工的大型汽缸，那么，降低上万美元的成本是完全可能的。

诚然，75%/3%的加工成本结构早已不算什么新闻了。基础数据已经存在数十年。每家刀具公司都有一套自己的理论来阐释这些常识。

要获得最及时的分析数据，必须在快速发展的市场需求中迅速占据领先地位。最先进刀具带来的生产率效益总是立竿见影的。无需重置工艺或者重新编程，只要加大进给或加快切削速度。无需花费数月时间等待昂贵的新设备投产。

要想提高工厂的产量，最简单直接的方法仅需两步。首先，购买当前性能最突出的加工刀具。其次，充分发挥刀具性能，关注金属去除率甚于关注刀具寿命。灵活地更新刀具，通常能将涡轮机零件的产量稳定地提高远远超过10~20个百分点，而利润则常常因此提升2倍或3倍，这对于制造工程师来讲才算“表现不错”。可以想象一下其对瓶颈工序施加的影响。最近，伊斯卡的一款蝴蝶槽铣刀（TANGSLOT）在东德克萨斯州的一家石油机械公司立马解决了一个瓶颈问题。它将在悬挂器主体上的原本令人棘手的开槽速度几乎加快1倍，金属去除率提升1倍，刀刃寿命延长4倍，功耗降低15%~20%。

回顾过去十年间的数据处理发展趋势，不难了解刀具对生产率的影响。用户最大的收益并非源于机床而是源于在机床上运行的软件。将刀具视为“软件”，用“软件”提高“硬件”——数控机床的生产效率。

其实，软硬兼修走得更远。今天的加工选择范围、创新步伐堪比笔记本电脑上的软件更新速度。刚安装的最新财务软件，很快就会被增强版所替代。当你刚更新的切削刀具将进给速度提高20%，升级的刀具产品就能将该指标提升到新的高度。

刀具如同软件，不断推陈出新。故此，即使一年前刚刚更新了刀具，如果同期刀具供应商在相应领域做出了明显的改进，那么，再次更新刀具，也是应当考虑的。刀具更新，可有效加快利润的积累。刀具被归类为“耗材”非常合理：它能在有限的经济周期内为您赚钱。衡量其价值的终极指征在于刀具在最出色状态下为你赚取了多少利润，而不应仅仅关注刀具寿命长短以及价格高低。

发电设备加工技术的最新突破在于刀具尺寸、刀片几何结构和装卡系统。更大规格的刀具，更适合于在大功率机床上加工大型零件，目前已作为标准刀具供货并储备于全球各中央库。改进的刀片几何结构使切削更自由，每个刀片的切削刃更多，卷屑槽的设计使得即便在更高的速度下也能控制切削热。

由切屑带走大多数的切削热，保证了在更快的切削速度下刀片也不会过热。此外，新型特制刀具几乎涵盖了涡轮机生产中各零部件的金属切削加工：转子、涡轮盘、开放式和封闭式叶轮、叶片与汽缸、水力涡轮机、燃汽轮机、风力涡轮机，甚至是每个叶片根部轮廓。以钻孔加工为例，CHAMDRILL变色龙钻头，有4种形制的可换刀头，更换刀头简单快捷，用于加工从铸铁到镍铬合金的一系列金属材料，可满足各种发电设备的加工需求。此外，钻头夹持于主轴即可更换刀头，进一步消除了重要的误差源，并缩减了停机时间。自夹紧系统，意味着刀头无需锁紧螺钉，即可实现自夹紧，且刚性高。自夹紧系统将刀片压入并牢固在位置上而无需紧固螺钉，减少了安装时间，库存管理以及刀体磨损等弊端。

在铣削加工中，铣刀改进的刀座设计和装卡系统使得更多的切削力传导回至刀具，使切削系统更稳定可靠、进给速度更快。大型插铣刀比侧铣刀的系统结构更强固，可显著提高粗加工的速度。此外，双面螺旋刃铣刀（HELIDO）刀片的螺旋切削刃设计使得刀具可更平滑地切入工件，对机床、工件和刀具产生的冲击力更小，最终获得更高的金属去除率。切削刃逐渐进入工件，像剪刀剪纸一样。立装螺旋刃蝴蝶铣刀（HELITANG）让主切削力指向最厚实的刀片截面，在大幅提高面铣的粗加工速度的同时，也有效保护了切削刃。通常使用这些刀具，在进给率提高一倍所进行的强力粗铣中，刀片也不容易破损。在加工汽缸和其他大型零件时，节约的时间以天为单位来计算。

刀具的改进亦已加快了车削和切槽加工的速度。采用伊斯卡的 CUT-GRIP霸王刀，可将径向T型槽的生产率平均提高50%。同样，伊斯卡的枞树型轮槽铣刀被证明在涡轮盘、径向轮槽以及平衡槽的枞树型轮槽加工中节约了大量时间。