加工成功需要高效的平衡
在用各种不同的工件材料生产各种零件时，制造商利用了各种加工工艺。无论如何，所有制造商的共同目标是在规定的时间内以适当的成本制造一定数量的所需质量的工件。介绍
在用各种不同的工件材料生产各种零件时，制造商利用了各种加工工艺。无论如何，所有制造商的共同目标是在规定的时间内以适当的成本制造一定数量的所需质量的工件。
许多制造商通过遵循狭义模型来实现这一目标，该模型从工具选择和应用开始，并在被动的基础上解决问题。然而，扭转这种做法可以降低成本并提高效率。制造商不应等待问题出现，然后对单个加工作进行调整，而应首先关注主动的预规划，以消除不合格的零件和计划外的停机时间。在建立稳定可靠的流程后，应用生产经济学的概念可以帮助制造商在生产率和制造成本之间找到平衡。然后，在安全、经济强大的运营基础上，制造商可以选择能够充分优化加工过程的刀具和切削条件。
生产经济性
在采取措施优化金属切削之前，必须确保流程安全可靠，减少有缺陷的零件或计划外停机。实现过程安全性需要创建稳定的生产环境。制造商必须分析的领域包括机床维护、CAM 编程、刀具夹持系统和冷却液应用。工件搬运自动化，如托盘或机器人零件装载/卸载系统，也可能是评估的一部分。
生产经济学的艺术与科学侧重于确保制造过程的最大安全性和可预测性，同时保持最高的生产力和最低的生产成本。当金属切削过程和环境是安全且可预测的时，生产经济性就变成了一个二维追求：在生产产出和制造成本之间找到适合制造商具体情况的平衡。例如，在简单零件的批量生产中，以最低的成本实现最大的产量可能是首要考虑因素。另一方面，在贵重复杂部件的高混合、小批量制造中，在解决制造成本问题之前，必须强调总体可靠性和准确性。
微观与宏观
最大化金属切削输出的传统方法涉及基于单个作中单个刀具优化的窄视角微观模型。另一方面，宏观模型从更广泛的角度考虑制造过程。这些模型侧重于生产给定工件所需的总车间到车间时间。
微观和宏观经济模型之间的关系可以比作艺术家在创作绘画时的视角。微型模型专注于单个细节，就像艺术家专注于单个笔触一样。宏模型后退一步，从整体上查看零件生产过程，就像查看整个绘画一样。很明显，关注细节是必要的，但不能以忽视工作的总体目标为代价。
隐藏成本
对细节的夸张关注会分散人们对过程最终结果的注意力。例如，当使用额外的刀具实现切割时间时，将切削时间减少 10 秒是一个缺点，这会增加 10 分钟的设置和转位时间。同样，努力实现超出客户要求的产品质量将增加成本和生产时间。几乎是严肃的，人们可能会问，“需要多长时间，要花多少钱，才能生产出最差的工件，而这些工件在功能上仍然是可以接受的？
生产费用
加工成本模型也可以表示微观和宏观视角。微观模型从狭隘的角度考虑切割过程，将切割条件与削减成本直接联系起来。宏观经济模型从更广泛的角度出发，强调生产给定工件所需的总时间。
制造商以各种方式衡量生产率，从在一段时间内完成的工件到完成作所需的总时间长度。影响生产率的因素很多，包括工件的几何形状要求和材料特性、整个工厂的产品流、人员投入、维护、外围设备以及环境、回收和安全问题（见侧边栏）。
制造成本的某些要素是固定的。工件的复杂程度和材料通常决定了制造零件所需的加工作的类型和数量。购买和维护设施的机床以及运行这些机床的动力的成本基本上是固定成本。劳动力成本在某种程度上更灵活，但至少在短期内实际上是固定的。这些成本必须用机加工部件的销售收入来抵消。提高生产率 - 工件转化为成品的速度 - 可以抵消固定成本。
个性化优化
在宏观基础上平衡和优化过程的整体生产力和成本效率后，制造商可以通过仔细优化单个作来实现进一步的改进。切削条件 （即切削深度、进给率和切削速度） 在平衡生产率和成本方面起着关键作用。这三者中的任何一个或全部都有助于减少加工时间，但每个因素对工艺可靠性的影响差异很大。切深基本上对刀具寿命没有影响。进给率对刀具寿命的影响很小。然而，切削速度对刀具寿命以及切削过程的可靠性的影响是显著的。
许多车间经理认为，简单地提高切削速度就会在一段时间内生产更多的零件，从而降低制造成本。通常这是正确的，但需要权衡取舍。通常，操作运行得越快，它就越不稳定。高速会产生更多的热量，影响工具和工件。刀具磨损发生得更快，更难预测，刀具磨损或振动会导致零件尺寸变化和表面光洁度下降。
刀具可能会损坏和损坏工件。此外，在可靠性的外部边界运行的工艺通常无法无人看管或半照料运行，从而消除了节省劳动力的潜在来源。极高的切削速度和苛刻的加工参数会增加机器维护成本，甚至因机床故障而导致停机。
认识到这些问题，美国机械工程师 F.W. Taylor 在 20世纪初 开发了一种确定刀具寿命的模型。该模型表明，对于给定的切削深度和进给量组合，存在一定的切削速度窗口，其中刀具劣化是安全的、可预测的和可控的。Taylor 的模型可以量化切削速度、刀具磨损和刀具寿命之间的关系，平衡成本效率和生产率，并清楚地提供作的最佳切削速度。
一般来说，制造商应根据刀具夹紧、工件夹具和机床的稳定性以及机床的功率，为每次作选择尽可能大的切深和最高的进给率。还必须考虑切屑形成和排空、振动和工件变形方面的作安全性。平衡方法包括降低切削速度，同时按比例增加进给率和切削深度。利用尽可能大的切削深度可以减少所需的切削走刀次数，从而缩短加工时间。进给率也应最大化，尽管工件质量和表面光洁度要求会受到进给率过高的影响。在大多数情况下，在保持或降低切削速度的同时增加进给率和切削深度将产生与单独提高切削速度相同的金属去除率。
生产成本是刀具成本和机床成本的总和。随着切削速度的提高，加工时间变得更短，机床成本降低。然而，从某个角度来看，总成本上升，因为刀具寿命缩短增加了刀具成本和换刀时间，足以超过机床成本的节省。
当达到稳定可靠的进给率和切削深度组合时，切削速度可用于作的最终校准。目标是提高切削速度，从而降低机床时间成本，但不会因加速刀具磨损而过度增加切削刀具成本。
非切削问题
环境和安全问题是生产经济性中越来越重要的因素。制造商面临着节约能源的压力。冷却剂和切削油的使用和处置受到越来越多的监管，而且成本越来越高。平衡的切削条件方法可以帮助制造商处理这些问题和类似的问题。较低的切削速度与更高的进给率和较小的切削深度相结合，减少了去除金属所需的能量。平衡条件还可以延长刀具寿命，减少刀具消耗和废弃问题。降低能耗，减少热量产生，为最少或零冷却液加工提供机会。
结论
采用生产经济学概念需要对加工环境进行整体分析，并接受与许多既定金属切削实践相反的思维方式。但是，执行推荐的策略可以提高成本节约和工件质量，实现更环保的生产，同时在整体稳定可靠的制造过程中保持生产力和盈利能力。
设施范围的视角
从宏观角度观察加工过程的好处不仅限于单个金属切削作。广义的视角考虑了生产中所有步骤的相互关系。一个简化的示例涉及一系列使用两台机床来生产一个组件。如果机床 A 经过优化以提高产量，但机床 B 的结果无法改善，则第一台机床的零件将作为半成品库存等待第二台机床，从而增加成本。在这种情况下，只需在第一台机床上优化切削成本 （而不是产量） 即可在保持产量的同时降低整体加工成本。
另一方面，在机床 B 闲置等待加工机床A 的零件的情况下，增加第一台机床的产量将增加总产量。这在很大程度上取决于车间的生产流程是按线、批还是并行顺序组织。
机床购置成本也可以相对于制造商的整体业务进行评估。一个典型的情况是，车间每周满负荷运行一台铣床 40 小时，并决定用更昂贵、更复杂、更高速度的机床来取代它。但是，当新机床启动并运行时，它有一半的时间处于闲置状态。
该车间面临着寻找更多工作以保持新机床繁忙并证明对其投资的合理性的挑战和费用。此外，充分利用新机床功能的工作可能与车间的其他运营或市场不太适合。 更好的方法是首先检查更大的图景并预测新机床更大的产出会带来什么。更便宜、更不先进的机床可能更符合当前和预期的零件要求和生产量。与旧机床配对时，更精心选择的机床还可以提供更大的灵活性和冗余性，以处理计划内或计划外的机床停机时间。
全面了解流程优化还可能涉及非常基本、简单的作和分析。检查使用过的刀具可以全面了解车间的情况。例如，如果车间通常使用切削刃长为 12 mm 的刀片，但刀具上的磨损模式仅达到 2 mm 或 21/2 mm，则车间使用的刀片可能对其工作来说太大了。具有 6 毫米切削刃的刀具绰绰有余，而具有 6 毫米长切削刃的刀具比具有 12 毫米切削刃的刀具便宜得多。这样一个简单的观察可以将刀具成本降低 50%，而不会影响生产率。
