【名片】
名稱:煙槍入口,ZL28型高速纖維濾棒成型機組中的一種核心零件。
作用:與煙槍部件一起完成纖維的收縮與濾棒的成型。
加工難點:煙道槽的復合曲面輪廓度要求為0.01毫米,煙道槽的中心即濾棒被卷制成型中心與底面的尺寸公差要求控制在0.02毫米內,加工難度很大;直槽加工易變形,臺階平面粗糙度要求Ra0.4,難以保證。
煙槍入口是許昌煙草機械有限責任公司ZL28型高速纖維濾棒成型機組的一種核心零件。長方體的煙槍入口,外形尺寸比A4紙略小。兩條煙道槽由窄到寬呈喇叭狀,對稱分布在一條直槽的兩側。
零件采用進口模具鋼ASSAB88(一勝百)材料,淬火硬度為HRC60,屬于淬硬件的加工。其設計簡約卻不簡單,精度要求高,多處公差要求均在0.012毫米以內,多處粗糙度高達Ra0.4。核心結構煙道槽是一種復合曲面,加工難度非常大。過去,它雖被列入公司進口件國產化名單,但仍主要依靠進口。
受疫情影響,包括煙槍入口在內的進口件采購周期一再延長,嚴重影響了公司產品進度,成為公司制造領域的“卡脖子”環節。如何打通“煙槍入口”成為擺在許昌煙機公司面前的緊迫任務。
今年2月16日,許昌煙機公司成立由生產技術部王紅賓和機加車間謝陽陽牽頭的聯合攻關小組,迅速展開了對煙槍入口的技術攻關工作。
煙道槽的加工是煙槍入口制作的關鍵。要保證煙道槽底部直徑公差及喇叭口處輪廓度公差要求,不僅要考慮半精加工后余量問題,還要考慮刀具在加工過程中的磨損因素。半精加工后的余量太多,在精加工時會使刀具產生“讓刀”的現象。編程高手王紅賓經過實踐和摸索,找到了確定余量的依據,即根據球刀直徑的大小留出精加工余量,最大限度避免精加工時產生“讓刀”現象。針對刀具在加工過程中磨損的問題,他根據加工過程中刀具磨損的狀態,在CAM編程軟件中以0.005毫米的階次來調整刀具參數,滿足了煙道槽所需的公差要求。
為了穩定和降低煙道槽的粗糙度,科學設置刀具加工的“步距”很重要。“步距”太大了會降低零件加工面的粗糙度,“步距”太小了會延長零件的加工時間,所以合理的“步距”至關重要。他根據零件的粗糙度值及球刀直徑大小計算出了一個合理的“步距”,既提高了零件的粗糙度,又縮短了零件的加工時間。
為保障煙槍入口的外觀質量,王紅賓采用了CAM軟件“引導曲線”的加工策略,生成的刀路軌跡即流暢又美觀,減少刀具在加工過程中“切入、切出”的次數,有效避免了煙道槽輪廓面出現“斑點”的情況。
零件的加工任務自然地落在了機加車間高級技師朱潤濤的身上。淬火后的零件硬度高,加工難度大,高精度零件的精加工道序更是難上加難。因為不論是曲面還是平面,淬硬件加工起來都不是平常的一是一、二是二。對于煙槍入口的煙道槽,即使是在淬火之前的粗加工、半精加工階段,朱潤濤已經按照工藝規程和數控程序,預留的精加工余量不多不少剛合適,但在精加工環節,一個煙道槽僅僅0.25毫米的余量還是足足加工了二十多遍。兩個煙道槽,他一共加工了近8個小時才完工。
朱潤濤使用D4超硬球頭銑刀來銑削淬硬曲面。“硬”碰“硬”加上主軸的三軸聯動,銑削狀況和平常的加工截然不同:明明下刀“吃”下去的是0.05毫米,但零件并沒有少0.05毫米,有時候是少0.03毫米,有時候是少0.04毫米,加工狀態忽上忽下很不穩定。而零件的尺寸公差要求為0.012毫米,這樣來精加工高精度零件,無異于在報廢的邊緣行走,復合曲面的尺寸公差、形位公差的保證根本無從談起。
朱潤濤有耐心。他知道沒有捷徑,只能用最笨的辦法來解決這個棘手的難題,也就是反復加工、反復測量,一次次摸索規律、總結經驗。經過幾個小時的努力,他終于找到了竅門,試探出了一個尺寸需要“吃”幾遍才能真正符合要求。找到了規律,剩下的就是耐心細心地一刀一刀地銑削。
最難的曲面艱難拿下后,臺階平面卻出現了意外。朱潤濤用超硬銑刀剛銑了一刀,平面上就出現了像梯田一樣一道一道的細紋,粗糙度超差零件也是要報廢的!看來,使用正常的刀具不行。他索性改用球頭刀,也就是使用加工煙道槽一樣的刀具來精加工平面。當然,加工速度也是緩慢如蝸牛爬行,一個平面竟然加工了120多分鐘。慶幸的是,銑出來的平面細紋消失了,完美地保障了圖紙的設計要求。
然而,“按下葫蘆又起瓢”,直槽銑削在加工過程中變形了,長條形的直槽變成了一頭大一頭小的喇叭狀。朱潤濤沒有氣餒,淬硬零件精加工狀態頻出屬于正常現象。他采用超硬銑刀,還是用最笨的辦法:一個尺寸反復加工,用紅外線探頭和量塊反復測量,一點點摸索、計算出“讓刀量”,保證了銑削出的直槽直線度、對稱度符合公差要求。
功夫不負有心人,歷時3個月的努力,5月12日,試制出的三件國產化煙槍入口零件合格率100%,全部入庫待用。
煙槍入口零件技術攻關的成功,節約了產品成本,降低了進口件對公司產品的影響,增強了公司攻克類似“卡脖子”問題的信心 。該零件成功攻關的經驗被推廣應用后,大大提高了該零件其他規格的加工質量和加工效率。
篤行致遠 2024中國煙草行業發展觀察