毫克能技術(shù)的加工工藝試驗(yàn)研究

張秀紅

（中國一拖集團(tuán)有限公司第三裝配廠，河南洛陽471004）

1 引言

隨著加工技術(shù)發(fā)展的日新月異，我國機(jī)械制造業(yè)面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率成為了企業(yè)賴以生存發(fā)展的重中之重。為了更好地提高零件加工質(zhì)量及加工效率，降低生產(chǎn)成本，需要我們在完善現(xiàn)有工藝的基礎(chǔ)上，引進(jìn)并推廣使用全新的加工制造技術(shù)，并以此為重要手段提高企業(yè)的核心競爭力。長期以來，我廠對表面粗糙度Ra1.6以內(nèi)的回轉(zhuǎn)形零件均采取磨削或拋光工藝。無論磨削還是拋光工藝，均生產(chǎn)效率低下，且工人作業(yè)環(huán)境較為臟亂，其中磨削工藝還存在著成本高、工裝復(fù)雜等劣勢。隨著毫克能技術(shù)的發(fā)展，毫克能表面加工技術(shù)為解決以上問題提供了新的工藝手段，本文通過引進(jìn)毫克能加工設(shè)備對合適零件進(jìn)行了毫克能技術(shù)的加工工藝試驗(yàn)研究，達(dá)到了降低零件生產(chǎn)成本并提高生產(chǎn)效率的目的。

2 毫克能技術(shù)的加工原理及優(yōu)勢

毫克能表面加工技術(shù)是超聲波表面光整新技術(shù)，能使表面粗糙度降低三級(jí)。其原理是：利用金屬在常溫狀態(tài)下冷塑性的特點(diǎn)，運(yùn)用超聲波推動(dòng)工具，以每秒3萬次的高頻率沖擊工件表面，使金屬表面產(chǎn)生壓縮塑性變形，也可以形象地說是利用毫克能將零件的表面熨平；同時(shí)在零件表面產(chǎn)生壓應(yīng)力，提高零件表面的顯微硬度。這樣不僅使輥軸類零件表面達(dá)到理想的粗糙度，同時(shí)提高了表面顯微硬度。相對于傳統(tǒng)磨削工藝，其主要技術(shù)優(yōu)勢是：（1）零件加工后表面粗糙度最高可達(dá)Ra0.2，達(dá)到鏡面效果。（2）加工效率高，加工線速度可達(dá)50～80m/min，進(jìn)給量可達(dá)0.2～0.5mm/r。（3）加工鋼件時(shí)，可將零件表面顯微硬度提高20%左右。（4）提高零件的耐磨性和耐蝕性，可適用于各種軟、硬、粘性材料。（5）環(huán)保性好，無砂粒和廢冷卻液產(chǎn)生，功率不足1kW。（6）無需工序周轉(zhuǎn)，一次裝夾即可完成原車磨工序。（7）基本無刀輔具消耗。

3 毫克能技術(shù)的加工工藝試驗(yàn)

3.1 試驗(yàn)設(shè)備及零件

試驗(yàn)設(shè)備：兩臺(tái)數(shù)控車床CK6152；試驗(yàn)材料：灰鑄鐵HT250（硬度為190～240HB）；試驗(yàn)零件：加工部位及產(chǎn)品要求如圖1所示。

3.2 配置毫克能設(shè)備工裝、設(shè)計(jì)加工工藝

將毫克能加工設(shè)備安裝至普通數(shù)控車床的刀架上，實(shí)現(xiàn)對該回轉(zhuǎn)零件外輪廓的加工，由于其尺寸加工精度直接取決于車床本身的精度，對試驗(yàn)用兩臺(tái)數(shù)控車床CK6152的使用情況、機(jī)床精度等進(jìn)行排查，并恢復(fù)機(jī)床的正常制造精度，保證其加工精度達(dá)到IT6～I(xiàn)T7級(jí)。

結(jié)合毫克能表面加工技術(shù)的工藝性，分析該零件的加工工藝，需將該零件的半精車工序安排在采用毫克能技術(shù)的加工設(shè)備上，重新設(shè)計(jì)該零件加工工藝，在安裝毫克能加工設(shè)備的前道工序之前，完成所要求的半精工序加工內(nèi)容，根據(jù)毫克能設(shè)備調(diào)試經(jīng)驗(yàn)，在半精工序加工中為后續(xù)的精加工留0.02～0.05mm單邊余量即可，在完成半精工序加工內(nèi)容之后，直接進(jìn)行毫克能設(shè)備操作加工，最終完成零件表面質(zhì)量處理工藝內(nèi)容。

圖1 試驗(yàn)件加工部位及要求

3.3 切削對比試驗(yàn)（如表1所示）

表1

4 傳統(tǒng)加工工藝與試驗(yàn)工藝加工成本分析

4.1 傳統(tǒng)工藝消耗情況

根據(jù)車間經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析（車間每月必須進(jìn)行）得知，其主要加工成本消耗在砂輪及磨削液上，其中砂輪A46L5V35的計(jì)劃采購價(jià)為600元/盤，每個(gè)零件平均消耗為0.16元（600元/盤÷18d/盤÷210件/d=0.16元）。磨削液的計(jì)劃采購價(jià)為77元/L，每個(gè)零件平均消耗為0.204元（77元/L×20L÷36d÷210件/d）。每個(gè)金鋼筆的計(jì)劃采購價(jià)為60元/根，可用28個(gè)班，每班105件，每個(gè)零件平均消耗為0.02元。

4.2 試驗(yàn)工藝消耗

毫克能加工設(shè)備唯一損耗件為振動(dòng)頭（約300元/個(gè)），每個(gè)振動(dòng)頭的加工距離可達(dá)到300m以上，每個(gè)零件的加工距離為0.06m，每班加工105件，每48個(gè)班（每天2班，約23.8天）需更換振動(dòng)頭一個(gè)，按此計(jì)算，每零件平均消費(fèi)為：300 元÷48 班÷105件/班=0.06 元/件。

表2中，傳統(tǒng)工藝采用兩臺(tái)數(shù)控車床、兩臺(tái)磨床及一臺(tái)拋光車床完成零件的外圓、端面加工，每道工序的輔助時(shí)間按平均2min/件計(jì)算［4］。試驗(yàn)工藝只使用兩臺(tái)數(shù)控車床完成零件加工，每道工序的輔助時(shí)間按平均同時(shí)2min/件計(jì)算。設(shè)備的維護(hù)上，傳統(tǒng)工藝使用設(shè)備多，設(shè)備故障率高；而試驗(yàn)工藝節(jié)省了三臺(tái)設(shè)備，相對來說，設(shè)備故障率低。但是機(jī)床的維修費(fèi)用屬于機(jī)床維護(hù)，所以沒有計(jì)算在內(nèi)。

表2 單件成本對比

5 零件加工路線對比

傳統(tǒng)工藝加工路線為：毛坯→CK6150半成品1→CK6150半成品2→MB6132半成品3→CA6150（拋光）成品。零件加工時(shí)至少需要5次周轉(zhuǎn)，尤其是在磨床和拋光車床之間，因需要清理切削液又增多了半成品的周轉(zhuǎn)次數(shù)。周轉(zhuǎn)過程中，周轉(zhuǎn)次數(shù)越多，每批次周轉(zhuǎn)需要加裝防磕碰保護(hù)套的次數(shù)增加，轉(zhuǎn)運(yùn)用小車架子等工位器具增多，同時(shí)工人勞動(dòng)強(qiáng)度增大，另外工序越長容易造成工序漏加工內(nèi)容現(xiàn)象，進(jìn)而引起產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定的因素增多。傳統(tǒng)工藝路線共占用設(shè)備4臺(tái)，占地面積大。

試驗(yàn)工藝加工路線為：毛坯→CK6150半成品→CK6150成品。

零件加工時(shí)只需3次周轉(zhuǎn)，零件加工路線縮短了將近1倍，加工路線清晰簡單，容易操作，周轉(zhuǎn)次數(shù)減少，減少了零件的加裝防磕碰保護(hù)套的次數(shù)及轉(zhuǎn)運(yùn)工位器具，降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度。工藝簡明、易掌握，使工序的產(chǎn)品質(zhì)量保證能力更強(qiáng)。實(shí)驗(yàn)工藝路線僅占用設(shè)備2臺(tái)，占地面積小，利于車間管理，同時(shí)增大工廠預(yù)留發(fā)展空間。

6 結(jié)語

通過試驗(yàn)證明，應(yīng)用“毫克能技術(shù)”可以大大提高零件加工質(zhì)量及加工效率，降低生產(chǎn)成本。通過引進(jìn)毫克能加工設(shè)備進(jìn)行工藝試驗(yàn)，能夠推動(dòng)我廠加工工藝的技術(shù)革新，為制造業(yè)中應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)建立起實(shí)踐基礎(chǔ)達(dá)到積累經(jīng)驗(yàn)，擴(kuò)寬工藝思路的效果，在整個(gè)行業(yè)范圍有著廣泛的推廣及借鑒價(jià)值。

［1］ 陳日在.金屬切削原理［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1993.

［2］ 李華.機(jī)械制造技術(shù)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997.

［3］ 左敦穩(wěn).現(xiàn)代加工技術(shù)［M］.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2005.