提高加工效率一直是許多制造商的夢(mèng)想。因?yàn)榧庸ば实奶岣?,不僅意味著生產(chǎn)周期的縮短和財(cái)務(wù)成本的降低,還常常意味著制造成本的大幅降低。位于中國東北工業(yè)基地的哈爾濱汽輪機(jī)廠(簡稱“哈汽”),在其產(chǎn)品供不應(yīng)求的時(shí)候大力提高加工效率,取得了非凡的成果。
哈汽當(dāng)初在加工制造國內(nèi)首臺(tái)60萬千瓦超臨界汽輪機(jī)組時(shí),大直徑深孔加工成為一個(gè)令其非常頭疼的問題。該汽輪機(jī)組外缸中分面的聯(lián)結(jié)孔最大直徑達(dá)140mm,深度達(dá)600mm。最初他們采用國內(nèi)比較常用的傳統(tǒng)方法——用高速鋼麻花鉆鉆孔之后進(jìn)行再逐步進(jìn)行擴(kuò)孔。鉆孔直徑為 60mm,然后每次擴(kuò)孔不超過15mm。用這樣的加工方法,鉆一個(gè)孔需要約6.5小時(shí),所有200個(gè)孔的加工周期超過40天。
駱揚(yáng)先生是哈汽三分廠工具室主任。他經(jīng)過選擇使用了肯納金屬(Kennametal)的HTS鉆頭。HTS是一種模塊化的可轉(zhuǎn)位鉆頭,由于使用了可轉(zhuǎn)位刀片,它可以通過選用不同材質(zhì)、不同涂層、不同槽形的刀片來適應(yīng)不同的加工任務(wù)。內(nèi)外兩種刀座,少則4個(gè)多則12個(gè)刀片和4種大小的刀片的設(shè)計(jì),使它的直徑范圍覆蓋了從45mm至270mm的廣泛范圍。這樣的設(shè)計(jì)使得整個(gè)孔可以一次鉆出而不再需要多次的擴(kuò)孔,切削速度也得到大幅度的提高。而且由于刀片的槽形合理,對(duì)機(jī)床產(chǎn)生的震動(dòng)非常小,對(duì)機(jī)床的影響也就很小。在使用高速鋼鉆頭時(shí),他們發(fā)生過機(jī)床過載損壞的事故,使用HTS鉆頭后切削變得非常平穩(wěn)了。
大尺寸的可轉(zhuǎn)位鉆頭的定心一直是個(gè)問題。由于可轉(zhuǎn)位鉆頭的刀片是采用分布在不同直徑段來分工完成整個(gè)切削任務(wù),切削力總是很難達(dá)到平衡。因此,鉆頭會(huì)在這種切削合力的作用下產(chǎn)生一些偏移。鉆頭的直徑越大,這種偏移的傾向就越明顯。哈汽原來的工藝方案需要多次擴(kuò)孔,其中也包含了校正前面工步位置偏移的作用。HTS鉆頭中間的定心鉆就是為遏制這種偏移而設(shè)置安置的。因此,哈汽使用HTS鉆孔時(shí)就不再需要多次擴(kuò)孔,而可以一次鉆孔完成整個(gè)加工任務(wù)。
驅(qū)動(dòng)環(huán)也是HTS鉆頭的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。它會(huì)在鉆削扭距過載時(shí)通過凸鍵的剪切斷裂來保證鉆削頭部和機(jī)床兩者都不至于被損壞。
HTS鉆頭必須與切削液一起使用,這里的切削液所起的主要作用是排屑。鉆孔加工是一個(gè)封閉的環(huán)境,所有的切屑都必須從鉆桿和孔的間隙中排出。由于加工效率高,每分鐘產(chǎn)生的切屑量就大,而承受高的鉆削扭距又使得鉆桿直徑不能過細(xì),這樣就使排屑效率變得十分重要。在許多情況下,鉆削的效率正是受排屑效率的制約而難以發(fā)揮得更好。HTS鉆頭的切削液由刀具中心供向鉆削頭部,這些切削液又將切屑從鉆桿和孔的間隙中沖出。因此,切削液的壓力和流量越大效果會(huì)越好。哈汽通過機(jī)床的改造實(shí)現(xiàn)了由外部冷卻轉(zhuǎn)為內(nèi)部冷卻,由增加了冷卻的壓力,這樣就為HTS鉆頭的合理使用準(zhǔn)備了必要的條件。
這一系列的設(shè)計(jì)為大直徑的深孔加工提供了革命性的解決方案。以哈汽為例,運(yùn)用這一鉆頭,其多個(gè)工步被合并成一個(gè),切削速度提高了約8倍,原來一個(gè)孔的加工需要6把刀具和6.7個(gè)工時(shí),現(xiàn)在只需要一把刀具和0.5個(gè)工時(shí),減少了93%的加工時(shí)間。
哈汽對(duì)這一成果非常滿意。他們又把這種鉆頭以及他們的一些經(jīng)驗(yàn)從三分廠推廣到了其他分廠,現(xiàn)在哈汽的汽輪機(jī)組加工基本都是采用這種鉆頭,效率非常高。用駱揚(yáng)的話來說,一線操作工人最直接的感受就是“省勁”。