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大连昭和巨坤精工有限公司

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加工故事

机车关键零部件应用刀具的特点

   对机车关键零部件的加工工艺进行分析后发现,加工难度高的零件主要有机车柴油机关键零部件如机体、机座、曲轴、连杆等,机车走行部分的关键零部件如滚动抱轴箱、空心轴装配、承载式齿轮箱等,这些零件不仅结构复杂,制造精度高,表面粗糙度要求高,要求零件不仅有良好的互换性,又要有强度和刚性,这些因素促使关键零部件加工中大量使用高性能的标准刀具和专用刀具进行加工。目前,机车柴油机关键零部件加工中外购高性能标准刀具和非标刀具比例约为1:1;机车走行部分的关键零部件等加工中外购高性能标准刀具和非标刀具比例约为6:4。

   应用刀具的选择
   在实际加工中刀具的选择主要考虑以下几个因素:工件材料、工件形状、加工精度,加工机床、系统刚性、表面粗糙度等。
以柴油机机座的主油道ø79.324+0.074孔的加工为例,机座毛坯采用球墨铸铁QT500。
由于该孔是主油道密封的部位,孔的表面粗糙度为Ra0.8,每台机座共有10个主油道ø79.324+0.074孔,孔的长度为100mm,它们之间的间距最大为300mm,而且由于该孔位于封闭腔的末端,采用龙门加工中心的现有附件头难以达到加工部位,无法实现加工。机座总长度为3000mm,用普通镗杆加工由于调整刀具和镗模时封闭腔看不到调整位置,加工质量难以保证。

   龙门加工中心应用德国玛帕(Mapal)公司生产的精密专用镗铰刀的加工方案,切削工艺图,其中连接镗杆和切削镗杆各一件,支撑镗杆三件(都镶有合金支撑导条),切削镗杆前置一把精镗刀,后置一把单刃精铰刀,安装机夹可调的硬质合金镗刀片和铰刀片,采用先镗后铰的加工方式,镗刀加工以定位孔为导向加工第一段主油道孔,镗刀加工尺寸小于铰刀加工尺寸,铰刀精加工后可获得表面粗糙度Ra0.8的高精度孔,第二段及其他主油道孔从切削开始就以导条支撑为定位导向,抵消了刀具和主轴因切削力而产生的震动,应用效果:10段ø79.324+0.074孔加工后经检测尺寸全部合格,表面粗糙度全部达到Ra0.8,操作简单效率高,有效地满足了主油道的密封要求。

   大连机车车辆有限公司始建于1899年,隶属于中国北车股份有限公司。是国内内燃机车、电力机车设计、研发和制造的龙头企业,产品在中国铁路市场占有重要地位,是铁道部重点扶持的6家技术引进制造商之一,也是我国惟一能同时研制内燃机车、电力机车、柴油机、城市轨道车辆的国家重点大型企业。

   随着大连机辆公司的持续发展,和国际大公司不断进行技术合作,研发的新型机车的关键零部件的制造精度都有大幅提升,大量采用新型材料使加工难度增大,关键零部件的高效加工问题一直是企业研究的主题。高性能刀具在企业中广泛使用,使机械加工技术迅猛发展,但买好刀具容易,用好刀具很难,如何使用刀具有效达到降本增效的目的更是成为公司当前研究的重点。

   对机车关键零部件的加工精度较高的工序(如机体的主轴承孔、滚动抱轴箱大小端孔等)选用的刀具(如精镗刀等)的整体性能和质量要求非常高,选用的刀具主要依赖进口,基本为国际知名品牌刀具,国产刀具的整体性能和进口刀具相比有一定差距,主要用于加工精度略低的工序。国产铣削刀具在机车关键零部件的加工应用较多,性价比较好,如空心轴齿型铣刀等复杂刀具采用国内刀具能有效降低成本,保证质量。

   刀具材料中硬质合金刀具在数控刀具材料中占主导地位,硬质合金刀具主要用于机车关键零部件的半精加工及精加工,其他如高速钢等刀具主要用于零件的粗加工,加工中应用的硬质合金刀具包括各种机夹可转位刀具,整体式立铣刀、铰刀、丝锥和钻头等,应用范围相当广泛。涂层硬质合金刀具有比基体有更高的硬度、耐磨性、耐热性的特点,约占硬质合金刀具总数60%。对整体硬质合金铣刀、钻头、铰刀、扩孔钻和复杂刀具,公司进行了可重磨的工艺开发,这些刀具经重磨后还可继续使用,节省了大量的刀具费用。

   陶瓷刀具的应用还处于起步阶段,由于工件的材料(主要为铸铁和合金结构钢)加工中断续切削较多,陶瓷刀具耐冲击差的特点限制了其应用。
   节能环保的绿色切削刀具已应用于公司新购设备的配刀中,高速切削方式已初步取得成效,并将随着公司刀具降本增效研究的进一步深入得到推广。公司下一步将借鉴发达国家使用先进刀具所具有的高速度、大进给、小切深的理念,与国际先进切削理念接轨,研发先进的切削工艺技术。