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名稱:傳動盤
作用:作為ZL28型高速纖維濾棒成型機(jī)組中核心部件刀盤部件中的一種關(guān)鍵零件,傳動盤的加工質(zhì)量直接影響著濾棒的切割質(zhì)量
加工難點:該零件為典型的薄壁、異形零件,精度要求較高,裝夾困難,零件材料為合金鋼,且材料去除率高達(dá)98%,加工過程中極易變形,零件加工精度難以保證
11月26日,通過質(zhì)檢的三件傳動盤順利入庫,這標(biāo)志著歷時8個月的工藝技術(shù)攻關(guān)完美收官。
傳動盤是許昌煙草機(jī)械有限責(zé)任公司ZL28型高速纖維濾棒成型機(jī)組上的一種關(guān)鍵零件。該零件多處公差要求小于0.01mm,極易變形、裝夾困難。其毛坯重量為27.5公斤,成品重量僅為3.2公斤,材料去除率達(dá)到了驚人的98%。不難想象,這個外觀像是長著兩只“耳朵”的鋼鐵盤子,其成型難度有多么大。
由于加工難度大,傳動盤的國產(chǎn)化進(jìn)程緩慢,曾一度陷入停滯狀態(tài)。
不服輸?shù)闹鞴芄こ處熗跫t賓決定啃下這塊硬骨頭,于今年3月18日牽頭成立工藝攻關(guān)小組,立志完成傳動盤進(jìn)口件國產(chǎn)化這個艱難的任務(wù)。
工藝指導(dǎo)生產(chǎn),王紅賓從工藝優(yōu)化入手,作為實戰(zhàn)經(jīng)驗豐富的工藝設(shè)計人員。他反復(fù)研究零件結(jié)構(gòu),把準(zhǔn)了傳動盤的“脈”——精度高、易變形、難裝夾,并“對癥下藥”:最大限度降低裝夾誤差對加工質(zhì)量的影響,是工藝攻關(guān)的關(guān)鍵。
傳動盤加工工序長,有一道工序工藝規(guī)程錯誤,就會導(dǎo)致零件后續(xù)的加工產(chǎn)生報廢現(xiàn)象。原工藝規(guī)程的設(shè)計由于受公司當(dāng)時加工設(shè)備、刀具等種種條件限制,粗加工不“粗”:該留工藝余量的工序沒有留余量,導(dǎo)致有公差要求的部位失去了精加工的機(jī)會;精加工不“精”:成品后有幾處公差不符合要求。
王紅賓帶領(lǐng)小組成員條分縷析,仔細(xì)梳理。他們把加工工序嚴(yán)格劃分為粗加工、半精加工、精加工三個階段,并重新設(shè)計細(xì)分為16道工序,詳細(xì)寫明加工順序、裝夾方式等工藝要求。僅僅是加工余量的標(biāo)注,從粗加工階段的將近30處到精加工階段的8處,他們都一一設(shè)計不同的數(shù)值和位置。為了更好地防錯,他們還設(shè)計了三張工藝草圖,進(jìn)一步提升工藝規(guī)程的精準(zhǔn)有效性。
傳動盤材料去除率極大,決定了其加工既易變形又很耗時。因此,防變形、提效率和保質(zhì)量一起成為零件加工的焦點和熱點。
在粗加工和半精加工階段,小組成員通過不斷摸索、試切,反復(fù)優(yōu)化程序,最終用直徑50mm的刀具代替了常規(guī)使用的刀具,使加工深腔的時間由原來的五六個小時縮減至1個小時,加工效率提高了數(shù)倍。精加工兩只“耳朵”上的公差孔時,傳統(tǒng)的加工方式是從左到右,加工深度達(dá)165mm,不用說沒有長度符合加工要求的刀具,即使有,加工時肯定會出現(xiàn)振動現(xiàn)象,0.005mm公差的保障根本無從談起。經(jīng)驗豐富的王紅賓另辟蹊徑,充分利用五軸加工機(jī)床的優(yōu)勢,大膽變從左到右的一頭加工為兩頭分別加工。為了“中和”工作臺旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生誤差,他在編程時采用“PLANE SPATiAL”的編程策略,利用NX CAM編程軟件的固定軸加工功能實現(xiàn)多軸定位加工的編程方式,根據(jù)旋轉(zhuǎn)盤零件的結(jié)構(gòu)特征,把加工及編程坐標(biāo)系“MCS”設(shè)在零件的旋轉(zhuǎn)軸的中心處,編程時通過“MCS”坐標(biāo)系指定兩個旋轉(zhuǎn)軸,根據(jù)不同型面的需要轉(zhuǎn)到一定的角度,然后鎖緊進(jìn)行加工。
正常的加工是刀具垂直下落來加工,但是傳動盤的兩只“耳朵”長,且距離遠(yuǎn),也就是說內(nèi)腔的深度大,刀具勢必懸深長度長,其剛性隨之就變差,公差達(dá)不到精加工要求。小組成員通過UG軟件的多次模擬,利用“刀具法向矢量旋轉(zhuǎn)”的技巧,使刀具旋轉(zhuǎn)一定角度,在垂直面上用傾斜刀具加工,用更短的刀具從不同的方位去加工零件,增加刀具剛性,完美解決了刀具懸深長的致命難題,使精加工能夠順利保證平行度、垂直度、對稱度等多處公差的要求。
為了驗證加工程序的正確性,小組成員在“Vericut”加工仿真軟件中調(diào)用按生產(chǎn)現(xiàn)場的機(jī)床結(jié)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)方式建立的機(jī)床模型、建立和生產(chǎn)現(xiàn)場相一致的夾具模型、建立加工刀具、輸入數(shù)控程序,利用“Vericut”加工仿真軟件對連接盤的加工程序進(jìn)行了模擬加工,在確保程序正確無誤后,傳輸至生產(chǎn)現(xiàn)場的五軸加工中心,進(jìn)行連接盤的現(xiàn)場加工。
一般來說,工裝的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜,制作周期越長。高級工程師龐敏巧妙利用傳動盤零件已有的結(jié)構(gòu),高效快捷地設(shè)計出了車削、磨削的工裝,有效解決了兩道重要工序的裝夾難題,大大提升了加工效率。
在精加工環(huán)節(jié),機(jī)加車間加工中心操作工技師寇向磊、高坤小心翼翼,盡量減小零件在加工過程中的變形。數(shù)控磨床工詹擁軍盯著千分表在機(jī)床前一趴就是一個多小時,把零件公差校正校平在0.01mm之內(nèi)。五軸加工中心操作工高級技師朱潤濤,拋開傳統(tǒng)的使用基礎(chǔ)板裝夾定位的方式,自制精密平板來裝夾定位,確保了零件最后精加工道序的加工質(zhì)量。
傳動盤工藝攻關(guān)成功,大大縮短了生產(chǎn)周期,零件的成本降低了93.85%,進(jìn)一步推動了公司進(jìn)口件國產(chǎn)化工作。
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