壓縮機的應(yīng)用范圍非常廣闊，包括石化、冶金、紡織、航空航天等領(lǐng)域。一臺壓縮機往往由成百上千個零部件組成，制造工藝復(fù)雜，技術(shù)要求高。為能滿足各種零件的生產(chǎn)需要，刀具以及工裝夾具的合理配備是非常重要的，要在生產(chǎn)中滿足好、快、省的要求，就必須對一些刀具以及工裝進(jìn)行改進(jìn)和設(shè)計。下面列舉三個例子：
銑削離合器法蘭刀具及工裝改進(jìn)
單向作用螺旋齒離合器的形狀為螺旋端面齒結(jié)構(gòu)，其作用是當(dāng)傳遞的扭距超過一定數(shù)值時即能自行脫開，所以亦稱安全離合器。在銑床上最常用的加工方法為分度頭掛輪法，按導(dǎo)程計算掛輪（導(dǎo)程為16），在分度頭與工作臺之間配置適當(dāng)?shù)膾燧唽崿F(xiàn)工件勻速轉(zhuǎn)動和勻速直線運動，從而加工出阿基米德曲線型面；但是其缺點在于，要配換三組掛輪及一個中間輪來實現(xiàn)，而且主動輪與被動輪的位置不能顛倒，在操作過程中十分繁瑣。刀具選用Ф8～Ф10立銑刀，對刀時需把銑刀切削刃與工件軸心相切，操作時刀具降到要求深度后，分度手柄插入分度板孔內(nèi)，搖動分度手柄20圈，在分度頭旋轉(zhuǎn)的同時，工作臺作縱向進(jìn)給，使工件作復(fù)合運動，得到螺旋槽；抬高刀具，反向轉(zhuǎn)動分度頭手柄20圈，拔出插銷，繼續(xù)搖動分度手柄20圈，插入插銷，并重復(fù)上述步驟加工另一螺旋槽。
上述加工方法費時費力，且不能一次加工符合圖紙要求，在齒根處留有刀具半徑。需手工修銼齒根部位使其保持R0.5，效率低，精度要求也得不到保證。
對此現(xiàn)象，筆者一直考慮能否一次完成加工并達(dá)到圖紙設(shè)計要求。經(jīng)過仔細(xì)分析，并運用CAD輔助設(shè)計，決定對原用刀具和工裝進(jìn)行徹底改進(jìn)。工裝由筆者和經(jīng)驗豐富的老師傅協(xié)同作戰(zhàn)，僅用兩天時間便設(shè)計出來，并繪圖交由相關(guān)部門負(fù)責(zé)加工。刀具幾何角度、形狀經(jīng)過理論計算，也已初具雛形，接下來的問題是如何把刀具加工出來。為此我廠特地進(jìn)行招標(biāo)，兩家具有資質(zhì)的刀具制造企業(yè)參與投標(biāo)。其中，一家提出需一次性訂貨200支，且單價在200元左右，一批刀具合計約4萬元，該廠家還拒絕小量定做試刀；另一家則直接了當(dāng)?shù)乇硎究啥ㄗ鲆恢?，但單價必須是2000元，且交貨周期較長。
經(jīng)過仔細(xì)考慮，我們最終決定自己動手承擔(dān)刀具改制任務(wù)。利用車間現(xiàn)有的萬能工具磨床進(jìn)行加工，采用國產(chǎn)高速鋼Ф22錐柄大螺旋立銑刀進(jìn)行改制，首先刃磨銑刀前端，磨成倒錐度，單邊斜8°狀。然后修磨前角，增大容屑槽空間（針對容屑槽形狀以及加工特性，特地與某日本品牌刀具作比較，發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于其切削效果，具體在第二部分直柄立銑刀作簡單介紹），避免在加大走刀量快速銑削時出現(xiàn)切屑堆積現(xiàn)象。最后一道工序就是修磨后角，后角太小則無法切動工件，太大則又容易使刀具刃口折斷。因此針對此刀的加工場合，后角選擇8°，經(jīng)過對調(diào)質(zhì)45#鋼，直線試切削效果非常理想，滿刀一次切深10mm時非常平穩(wěn)。
在此順便簡單介紹一下工裝的結(jié)構(gòu)原理，其主要部件為絲桿、右旋斜齒圓柱齒輪、插銷、底架等等組成，回轉(zhuǎn)一周導(dǎo)程為16。
其工作原理是順時針轉(zhuǎn)動手輪并帶動絲桿轉(zhuǎn)動，使斜齒圓柱齒輪作逆時針轉(zhuǎn)動（按照斜齒輪受力分析，逆時針轉(zhuǎn)動時，軸向力F向上），轉(zhuǎn)動一周的同時上升一個導(dǎo)程，結(jié)構(gòu)簡單方便實用。
刀具安裝于銑床主軸后，立銑頭順時針扳轉(zhuǎn)7.5°，工裝水平裝夾在銑床工作臺上，零件裝于其上。試加工后得到的效果令人震撼，整個螺旋法蘭面加工完成只用了5分鐘，效率比原先提高5倍，刀具耐用度是原先2倍，達(dá)到每加工200只修磨一次刃口，單把刀具重復(fù)利用率達(dá)到10次；且零件各項標(biāo)準(zhǔn)完全符合圖紙要求。在這之前，螺旋法蘭面也曾嘗試在三軸聯(lián)動立式加工中心用球頭銑刀加工（立銑刀加工螺旋面有干涉），不僅加工時間較長，而且在齒根處留有刀具球頭半徑，需經(jīng)二次加工。當(dāng)然，此刀具在四軸以上加工中心加工離合器法蘭同樣可以達(dá)到預(yù)期效果。
直柄立銑刀改進(jìn)
填料小室的材料采用2Cr13優(yōu)質(zhì)不銹鋼，在端面有寬12mm、深20mm、直徑200mm的環(huán)形槽，見圖4。最初使用國產(chǎn)Ф12高速鋼直柄立銑刀加工，一次切深5mm，加工不到5分鐘切屑便粘附在銑刀刀齒上，使切削條件惡化，銑刀崩刃，加工中換刀頻繁，效率很低，加工一個環(huán)形槽需要150分鐘。后又改用日本三菱硬質(zhì)合金銑刀，雖然使用上各方面性能優(yōu)于前者，但還是存在切屑堆積在容屑槽內(nèi)的問題，在加工中心上自動加工時，出現(xiàn)崩刃、甚至刀具折斷。由于每把刀具的費用在1000元左右，加工成本極高，給企業(yè)帶來極大浪費，一時間又很難找到合適的刀具來替代。
筆者對上述刀具進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生鐵屑擁堵排屑不暢的原因是容屑槽較小。那么，能否在原有基礎(chǔ)上加寬容屑槽寬度及形狀？如果按照上述想法改變刀具容屑槽寬度以及一些角度問題能夠迎刃而解的話，那此方法是值得一試的。筆者隨即投入工作，調(diào)整工具磨床，刃磨容屑槽，在原有基礎(chǔ)上加寬10%，并且使槽的圓弧盡量圓滑，更加有利排屑。銑刀的工作前角增加到25°左右，使銑削更加輕快，但取值不宜過大，以免削弱刀齒強度。
經(jīng)過對工件切深10mm切削試驗，切削非常平穩(wěn)，整個加工過程沒有切屑粘附在銑刀刀齒上，加工用時20分鐘。但是工件的要求深度是20mm，按常規(guī)加工，深度一般不超過銑刀直徑一半，能否一次直接加工到所需深度呢？國內(nèi)生產(chǎn)的12mm銑刀大多刃長在25mm左右，能否承受滿刀銑削，又將是一次考驗。加工時用10#切削油進(jìn)行高壓冷卻，銑削深度達(dá)到20mm，一次加工并達(dá)到預(yù)期效果，且用時不到50分鐘，使加工速度在原基礎(chǔ)上提高一倍，經(jīng)過二次改進(jìn)的銑刀，無論在切削條件方面，還是進(jìn)刀深度上都優(yōu)于進(jìn)口刀具。刀具費用僅為15元，是進(jìn)口刀具的1/30（保守估計，進(jìn)口刀具一般500~1000元左右），而且節(jié)省了換刀輔助時間，加工綜合效益顯著。與進(jìn)口刀具相比，國產(chǎn)刀具在材料上不存在太大問題，只要在幾何角度以及磨削上下一些工夫，完全可與進(jìn)口刀具媲美，甚至超過進(jìn)口刀具。采用普通刀具經(jīng)過二次改進(jìn)代替進(jìn)口刀具，加工速度較進(jìn)口刀具提高了近一倍，年節(jié)約工具費用達(dá)十多萬元。
普通高速鋼鍵槽銑刀的改進(jìn)
鍵槽加工在金屬加工中是極為簡單的，但是銑刀直徑越大，向下鉆削的阻力就越大。為此,筆者按照群鉆的原理刃磨銑刀端部切削刃，兩個刃口磨成若干交替的鋸齒狀分屑槽，并在加工中心上進(jìn)行垂直鉆削加工盲孔，效果很理想，在原先的兩個切削刃上無形中多出了若干個輔助切削刃，較大地減小刀具和工件的摩擦系數(shù)及切削阻力，鐵屑形狀由先前的片狀轉(zhuǎn)變?yōu)閹顢嘈?，在相同的轉(zhuǎn)速條件下，走刀量是原先的3倍。
目前，國產(chǎn)刀具的性能已越來越接近進(jìn)口刀具，有的國產(chǎn)刀具性價比甚至還優(yōu)于進(jìn)口刀具。我廠通過對國產(chǎn)刀具的大量使用，生產(chǎn)成本大幅下降。為了適應(yīng)新時代需要，就必須發(fā)展先進(jìn)的制造技術(shù)，以先進(jìn)的制造技術(shù)推動科技創(chuàng)新，提高企業(yè)的整體設(shè)計水平和產(chǎn)品研發(fā)能力，降低研發(fā)成本，提高企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新能力和我國的制造技術(shù)水平。 |
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