【名片】
名称:烟枪入口,ZL28型高速纤维滤棒成型机组中的一种核心零件。
作用:与烟枪部件一起完成纤维的收缩与滤棒的成型。
加工难点:烟道槽的复合曲面轮廓度要求为0.01毫米,烟道槽的中心即滤棒被卷制成型中心与底面的尺寸公差要求控制在0.02毫米内,加工难度很大;直槽加工易变形,台阶平面粗糙度要求Ra0.4,难以保证。
烟枪入口是许昌烟草机械有限责任公司ZL28型高速纤维滤棒成型机组的一种核心零件。长方体的烟枪入口,外形尺寸比A4纸略小。两条烟道槽由窄到宽呈喇叭状,对称分布在一条直槽的两侧。
零件采用进口模具钢ASSAB88(一胜百)材料,淬火硬度为HRC60,属于淬硬件的加工。其设计简约却不简单,精度要求高,多处公差要求均在0.012毫米以内,多处粗糙度高达Ra0.4。核心结构烟道槽是一种复合曲面,加工难度非常大。过去,它虽被列入公司进口件国产化名单,但仍主要依靠进口。
受疫情影响,包括烟枪入口在内的进口件采购周期一再延长,严重影响了公司产品进度,成为公司制造领域的“卡脖子”环节。如何打通“烟枪入口”成为摆在许昌烟机公司面前的紧迫任务。
今年2月16日,许昌烟机公司成立由生产技术部王红宾和机加车间谢阳阳牵头的联合攻关小组,迅速展开了对烟枪入口的技术攻关工作。
烟道槽的加工是烟枪入口制作的关键。要保证烟道槽底部直径公差及喇叭口处轮廓度公差要求,不仅要考虑半精加工后余量问题,还要考虑刀具在加工过程中的磨损因素。半精加工后的余量太多,在精加工时会使刀具产生“让刀”的现象。编程高手王红宾经过实践和摸索,找到了确定余量的依据,即根据球刀直径的大小留出精加工余量,最大限度避免精加工时产生“让刀”现象。针对刀具在加工过程中磨损的问题,他根据加工过程中刀具磨损的状态,在CAM编程软件中以0.005毫米的阶次来调整刀具参数,满足了烟道槽所需的公差要求。
为了稳定和降低烟道槽的粗糙度,科学设置刀具加工的“步距”很重要。“步距”太大了会降低零件加工面的粗糙度,“步距”太小了会延长零件的加工时间,所以合理的“步距”至关重要。他根据零件的粗糙度值及球刀直径大小计算出了一个合理的“步距”,既提高了零件的粗糙度,又缩短了零件的加工时间。
为保障烟枪入口的外观质量,王红宾采用了CAM软件“引导曲线”的加工策略,生成的刀路轨迹即流畅又美观,减少刀具在加工过程中“切入、切出”的次数,有效避免了烟道槽轮廓面出现“斑点”的情况。
零件的加工任务自然地落在了机加车间高级技师朱润涛的身上。淬火后的零件硬度高,加工难度大,高精度零件的精加工道序更是难上加难。因为不论是曲面还是平面,淬硬件加工起来都不是平常的一是一、二是二。对于烟枪入口的烟道槽,即使是在淬火之前的粗加工、半精加工阶段,朱润涛已经按照工艺规程和数控程序,预留的精加工余量不多不少刚合适,但在精加工环节,一个烟道槽仅仅0.25毫米的余量还是足足加工了二十多遍。两个烟道槽,他一共加工了近8个小时才完工。
朱润涛使用D4超硬球头铣刀来铣削淬硬曲面。“硬”碰“硬”加上主轴的三轴联动,铣削状况和平常的加工截然不同:明明下刀“吃”下去的是0.05毫米,但零件并没有少0.05毫米,有时候是少0.03毫米,有时候是少0.04毫米,加工状态忽上忽下很不稳定。而零件的尺寸公差要求为0.012毫米,这样来精加工高精度零件,无异于在报废的边缘行走,复合曲面的尺寸公差、形位公差的保证根本无从谈起。
朱润涛有耐心。他知道没有捷径,只能用最笨的办法来解决这个棘手的难题,也就是反复加工、反复测量,一次次摸索规律、总结经验。经过几个小时的努力,他终于找到了窍门,试探出了一个尺寸需要“吃”几遍才能真正符合要求。找到了规律,剩下的就是耐心细心地一刀一刀地铣削。
最难的曲面艰难拿下后,台阶平面却出现了意外。朱润涛用超硬铣刀刚铣了一刀,平面上就出现了像梯田一样一道一道的细纹,粗糙度超差零件也是要报废的!看来,使用正常的刀具不行。他索性改用球头刀,也就是使用加工烟道槽一样的刀具来精加工平面。当然,加工速度也是缓慢如蜗牛爬行,一个平面竟然加工了120多分钟。庆幸的是,铣出来的平面细纹消失了,完美地保障了图纸的设计要求。
然而,“按下葫芦又起瓢”,直槽铣削在加工过程中变形了,长条形的直槽变成了一头大一头小的喇叭状。朱润涛没有气馁,淬硬零件精加工状态频出属于正常现象。他采用超硬铣刀,还是用最笨的办法:一个尺寸反复加工,用红外线探头和量块反复测量,一点点摸索、计算出“让刀量”,保证了铣削出的直槽直线度、对称度符合公差要求。
功夫不负有心人,历时3个月的努力,5月12日,试制出的三件国产化烟枪入口零件合格率100%,全部入库待用。
烟枪入口零件技术攻关的成功,节约了产品成本,降低了进口件对公司产品的影响,增强了公司攻克类似“卡脖子”问题的信心 。该零件成功攻关的经验被推广应用后,大大提高了该零件其他规格的加工质量和加工效率。