機(jī)車齒輪加工質(zhì)量與效果無(wú)法替代的刀具

本刊特約記者 徐 華

南機(jī)公司于1906年由詹天佑先生創(chuàng)建

作為北京南口軌道交通機(jī)械有限責(zé)任公司（簡(jiǎn)稱：南機(jī)公司）旗下最重要分廠之一的齒輪廠，承擔(dān)著公司超1/3的業(yè)務(wù)份額。從普通齒輪產(chǎn)品的制造到成為和諧2號(hào)齒輪配套產(chǎn)品的主力供應(yīng)商，從內(nèi)部供給到出口海外，南機(jī)公司齒輪廠的跨越式發(fā)展與高端裝備的大力支持密不可分。作為刀具供應(yīng)商的代表，瓦爾特是這一發(fā)展歷程的參與者，南機(jī)公司齒輪廠與瓦爾特的故事就從這里展開(kāi)。

高端需求下的高端匹配

譚建忠先生坦言：瓦爾特銑刀具有整體競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)

齒輪廠的核心產(chǎn)品——HXD2型大功率電力機(jī)車牽引齒輪，主要為和諧2號(hào)配套生產(chǎn)。HXD2型和諧號(hào)電力機(jī)車是中國(guó)鐵路主力電力機(jī)車車型，由法國(guó)阿爾斯通交通運(yùn)輸股份有限公司和中國(guó)北車集團(tuán)大同電力機(jī)車有限責(zé)任公司聯(lián)合研制，是在阿爾斯通“Prima”機(jī)車技術(shù)平臺(tái)上，以法國(guó)國(guó)鐵BB 27000型電力機(jī)車為原型車，開(kāi)發(fā)研制的干線貨運(yùn)用、8軸大功率交流傳動(dòng)電力機(jī)車，最大功率為10000 kW，最高運(yùn)行速度為120 km/h。

按照合作的要求，北車旗下各配套公司于2007年開(kāi)始投入正式生產(chǎn)，針對(duì)HXD2型大功率電力機(jī)車牽引齒輪制造難點(diǎn)的描述，齒輪廠副廠長(zhǎng)譚建忠介紹說(shuō)：“該齒輪產(chǎn)品的要求是高標(biāo)準(zhǔn)的，它具有生產(chǎn)精度高、加工難度大、檢測(cè)項(xiàng)目點(diǎn)多和生產(chǎn)工藝復(fù)雜的特點(diǎn)。當(dāng)時(shí)我們的加工環(huán)境并不盡如人意，不僅是加工精度出現(xiàn)問(wèn)題，甚至遇到了難以攻克的加工瓶頸。”

和諧2號(hào)屬于低速重載機(jī)車，齒輪設(shè)計(jì)外形復(fù)雜，很多曲線采用普通設(shè)備無(wú)法完成，“因此我們引進(jìn)了一批進(jìn)口的數(shù)控立式車床。但是問(wèn)題也隨之出現(xiàn)了，這些立車配備的刀具不全，而刀具恰恰是決定產(chǎn)品加工成敗的關(guān)鍵因素。瓦爾特不僅針對(duì)加工難點(diǎn)為我們推薦了最合適的刀具，還幫助調(diào)整了很多加工參數(shù)，完成任務(wù)的同時(shí)讓加工更順暢，可以說(shuō)是給我們解決了燃眉之急。”譚廠長(zhǎng)回憶道。在他所接觸的國(guó)際刀具廠商中，瓦爾特給他留下的印象最為深刻，尤其是發(fā)揮了最大作用的盤銑刀、鉆頭和絲錐產(chǎn)品。

HXD2型大功率電力機(jī)車牽引齒輪

應(yīng)用瓦爾特鉆頭加工深孔

迄今為止，南機(jī)公司齒輪廠已經(jīng)成為了和諧2號(hào)齒輪配套產(chǎn)品的主力供應(yīng)商，年產(chǎn)主從動(dòng)齒輪2500～3000對(duì)，而且產(chǎn)品還遠(yuǎn)銷法國(guó)，成為了法國(guó)國(guó)鐵阿爾斯通的齒輪產(chǎn)品B級(jí)供應(yīng)商，每月向其供應(yīng)數(shù)十件齒輪。同時(shí)，7年過(guò)去了，齒輪廠仍在使用瓦爾特的這些產(chǎn)品，“不是在于刀具的產(chǎn)品功能其他廠商無(wú)法替代，而在于加工質(zhì)量以及加工效果是其他刀具無(wú)法替代的。”譚廠長(zhǎng)說(shuō)。

刀具解決加工瓶頸

雖然刀具成本占總成本的比例僅有5%，但卻制約著其余95%的加工成本，這句話事出有因。作為與被加工件直接接觸的產(chǎn)品，刀具的加工水平直接影響著被加工件的質(zhì)量和加工效率，譚廠長(zhǎng)對(duì)這一點(diǎn)深有體會(huì)。據(jù)他回憶說(shuō)，當(dāng)時(shí)在HXD2型齒輪上有一個(gè)需要加工的深孔，是一個(gè)直徑5 mm、深度186 mm的細(xì)長(zhǎng)孔，“因?yàn)樯疃扰c直徑比太大，我們選用了很多廠家的鉆頭產(chǎn)品，但都無(wú)法解決問(wèn)題。”此外，位置的獨(dú)特性和材料的特殊性都是新難題。對(duì)于低速重載的HXD2型齒輪材料為18CrNiMo6，硬度可達(dá)370～450HB。

瓦爾特針對(duì)這一加工瓶頸提出的解決方案，很快就幫助他們解決了問(wèn)題，且該產(chǎn)品至今仍在延用。瓦爾特的這一高效鉆頭型號(hào)為B4015.F20.21,0.Z02.105R，刀片型號(hào)P6001－D21.83R WXP45，刀片采用橫刃設(shè)計(jì)，鉆尖及外側(cè)都經(jīng)過(guò)磨削處理；刀片為鋒利的正型刀片，與整體硬質(zhì)合金刃帶類似，通過(guò)新增的刃帶，使孔公差更小，表面質(zhì)量更好，即使在功率較弱的機(jī)床上，也能通過(guò)輕快的柔性切削實(shí)現(xiàn)高金屬去除率。

齒輪廠車間中擺放的各種齒輪產(chǎn)品

據(jù)譚廠長(zhǎng)介紹，齒輪的加工工序細(xì)算起來(lái)一共有20多道，主要工序有毛坯件的粗車、時(shí)效、精車、制齒、滲碳、淬火及磨削等。在與瓦爾特的合作初期，使用其鉆頭加工往往是在淬火以后這道工序，因?yàn)榇慊饡?huì)導(dǎo)致工件微量變形，對(duì)于有嚴(yán)格形位公差要求的孔，是必須在淬火以后進(jìn)行鉆削的。這對(duì)瓦爾特的鉆頭來(lái)說(shuō)是一個(gè)極大的考驗(yàn)。當(dāng)然，隨著淬火工藝的改進(jìn)，南機(jī)公司齒輪廠逐步掌握了淬火的變形量，而且對(duì)這個(gè)深孔的作用進(jìn)行了進(jìn)一步了解，“我們發(fā)現(xiàn)有些對(duì)于位置度要求不高的地方是允許擴(kuò)大公差的。”譚廠長(zhǎng)補(bǔ)充說(shuō)，“因此，現(xiàn)在瓦爾特的鉆頭都被用于滲碳工序后，淬火工序前，這樣可以更加高效地使用瓦爾特鉆頭，實(shí)現(xiàn)效益最大化。”

金屬加工，刀具先行。南機(jī)公司齒輪廠的加工實(shí)例，充分體現(xiàn)了刀具在高難度加工中的重要性。尤其是對(duì)于加工尺寸嚴(yán)苛以及難加工材料方面，高效刀具所發(fā)揮的作用是不可取代的，而在這些方面，瓦爾特刀具公司的技術(shù)和產(chǎn)品實(shí)力表露無(wú)疑。

信任的延伸

南機(jī)公司齒輪廠在刀具的選擇方面有嚴(yán)格的考核標(biāo)準(zhǔn)，用譚廠長(zhǎng)的話說(shuō)就是貨比三家：“其實(shí)在選購(gòu)刀具的時(shí)候，價(jià)格并不是我們主要考慮的因素，我們主要看刀具的使用壽命和切削效果。對(duì)于刀具產(chǎn)品，我們也有試用期，在試用期內(nèi)要對(duì)所使用的刀具進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，比如同類產(chǎn)品單位時(shí)間內(nèi)的產(chǎn)量等。”選擇瓦爾特也是經(jīng)過(guò)這樣嚴(yán)格考量的。

在瓦爾特幫助齒輪廠解決了加工的瓶頸問(wèn)題之后，齒輪廠又采購(gòu)了瓦爾特的部分車刀和銑刀產(chǎn)品，“這是出于我們對(duì)瓦爾特公司的信任，不僅是因?yàn)槠涑錾漠a(chǎn)品，還因?yàn)樗麄儗?duì)我們加工的理解，能夠針對(duì)具體應(yīng)用給出最佳解決方案，找到適合我們的產(chǎn)品。”譚廠長(zhǎng)對(duì)于瓦爾特的技術(shù)服務(wù)能力也給予了肯定。正是出于這樣的信任，齒輪廠又先后購(gòu)買了瓦爾特的銑刀和盤銑刀，單個(gè)銑刀主要用于齒輪齒頂?shù)募庸ぃP銑刀主要用于大型箱體類工件的加工中。“盤銑刀主要安置于數(shù)控龍門加工中心，用于大型閥體的平面銑削，該產(chǎn)品也是我們認(rèn)為瓦爾特相比較其他同類刀具產(chǎn)品具有較強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的地方。耐用，而且加工精度和光潔度都很好，雖然初期購(gòu)買價(jià)格相比起來(lái)昂貴一些，但是就整體成本、長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮仍是物超所值。”譚廠長(zhǎng)很明確地指出，現(xiàn)在只要車間對(duì)鉆頭和盤銑刀有需求，首先想到的就是瓦爾特。

“多年來(lái)，瓦爾特與南機(jī)公司齒輪廠始終保持著密切的聯(lián)系，不僅是在產(chǎn)品使用上，還有加工工藝的不斷優(yōu)化。目前，瓦爾特最新的刀片產(chǎn)品TNMG160408－MP3 WPP20S和WNMG100616－RP5 WPP30S就在齒輪廠的車間中‘服役’著。我們合作所產(chǎn)生的積極效果，已遠(yuǎn)高于加工之上。”瓦爾特產(chǎn)品經(jīng)理張士廣先生表示。

目前，南機(jī)公司齒輪廠由于產(chǎn)品工藝手段先進(jìn)，已經(jīng)成為我國(guó)最大功率電力機(jī)車系列配套牽引齒輪產(chǎn)品中，迄今為止唯一沒(méi)有出現(xiàn)批量質(zhì)量問(wèn)題的最穩(wěn)定成熟的供應(yīng)商。“北車的機(jī)車配套齒輪有50%都要在我們這里加工生產(chǎn)，也就是說(shuō)幾乎每臺(tái)機(jī)車上都有我們的齒輪產(chǎn)品。”譚廠長(zhǎng)自豪地表示，“這種成績(jī)絕對(duì)離不開(kāi)高端裝備的支持，尤其是像瓦爾特這樣的優(yōu)秀刀具供應(yīng)商的支持。”

現(xiàn)在，齒輪廠還在著手為即將要發(fā)布的城際1型高速動(dòng)車（運(yùn)行速度250 km/h）做齒輪配套產(chǎn)品，“這個(gè)項(xiàng)目要實(shí)現(xiàn)純國(guó)產(chǎn)化，鑒于我們之前的杰出表現(xiàn)，這條線上的齒輪箱都將由南機(jī)公司負(fù)責(zé)提供。”譚廠長(zhǎng)介紹說(shuō)，不久后齒輪廠還將承擔(dān)城際5型高速動(dòng)車（運(yùn)行時(shí)速300 km/h）中齒輪的加工任務(wù)。因?yàn)榕c和諧號(hào)的驅(qū)動(dòng)方式不同，所以城際高速列車將使用到更多的齒輪產(chǎn)品，而且對(duì)齒輪的精度、級(jí)別要求都要更高，譚廠長(zhǎng)表示：“隨著加工任務(wù)要求的提升，未來(lái)我們還將有部分高難度加工需要依托高端的刀具廠商的使用經(jīng)驗(yàn)來(lái)解決。如果有難加工材料或者加工位置特殊的深孔，我們首先想到的還是瓦爾特。”