本帖最后由 狙击手 于 2016-12-3 08:54 编辑 $ |0 i% D" t4 Y' y% t! g% ^! c
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20年前的以车代磨工艺和未解之迷 引子 世界在飞速发展，各种数控机床，涂层可转位刀具、超硬刀具的应用将批量精确加工发挥得淋漓尽致，很多工人开玩笑说，现在只要会按按钮就行了！以至于今天有人想买焊接刀，被人好好的笑话了一下！ 但在二十年前，焊接刀具、普通机床还是有很大市场，也是锻炼手艺和思维方式的良好环境。想起了20年前的一个小故事，可能有些细节不太记得，但觉得很有意义，很有必要分享。 买买买！买不到？! ——难点急诊—— 九三年九月底，公司有一个零件要开发，看起来就一个圈圈，20Crmo，渗碳淬火Hrc 58-65，外径是φ73mm，加工部位是孔径φ50（+0.05／0），粗糙度Ra1.6，垂直度0.03，零件轴向厚度才13mm，径向厚度才11.5mm，加工长度5.5mm，日产四百个。这零件属于弱刚性，高硬度、薄壁件，在当时来说，正常的工艺是用内圆磨床做，保证尺寸精度和粗糙度是比较靠谱的。但如果用内圆磨加工，经过测试：至少十五分钟一个，也就是说加上换砂轮和调整、测量，要十八台磨床才能勉强完成任务，还必须是有技术的有责任心的人；如果是六台内圆磨床，要三班倒才能做完；前提还是产量不增加。那时正是江铃的发展阶段，不增量是不大可能的事。事实也正是如此，四年后是每天八百六十个间隔垫块，如果真用了磨削工艺，那可是大问题了。厂领导也是技术出身，怎会不知道风险，在九三年，当时的资源也就只有普车和焊接车刀，确实比较难做。 组织了车削验证，可总是不能保证尺寸精度：材料硬，加工让刀造成尺寸不稳；然后就是随之而来的刀具严重磨损；再就是车好了松夹就变形，通端不过；还有就是不敢夹太紧，造成加工时打滑，工件飞出，刀具损毁。 工件部位示意图 那时我并没有什么特别之处，就是能把手头的事做好，从来不怕苦怕累，师傅们只要我问都会细心指导，分析讲解，让我学习很多经验，我师傅隋里奇先生更是有带徒高招：前半年只准看和问，后半年只能按师傅说的干，再半年只能回答，不能提问！ 不知道怎么厂长亲自找到我，要我试验一下以车代磨工艺，我居然什么都没问就答应了。 结果是可想而知的，大家遇到的问题，我也一个没少的遇到，也没去问大家，因为如果师傅们知道解决的办法，也轮不到我这刚毕业的毛头小伙费心思。 在痛苦的几天实验中，有时加工工件后，零件表面连痕迹都不太明显，刀尖刃磨的圆弧却整个都崩没了……每次都失败后，交货期也越来越近，但从来不会超过五件连续的合格品…… 如同医生一样，没有针对性的措施，就不能解决明显的问题！我必须面对若干主要问题逐个解决，才能组成一个完整方案。至少有以下几个问题： ①让刀，②刀具严重磨损，③夹紧变形，④夹不紧工件飞出！⑤换刀后的调整尺寸问题⑥每次进刀精度问题，⑦夹具垂直度不良等问题。 如果我按常理出牌，结果并不会有什么变化！但那还会是我吗？ 我把问题列举：首先保证刀具能耐用（不耐用，是否是让刀也不好说）；消除机床间隙带来的让刀，普车批量加工，滑动件之间的间隙就是让刀的源泉；不能夹紧不能不夹紧，那就找个平衡点；夹具要有垂直度；对刀调整必须稳定可靠等。 具体实施：没有采用内孔刀，而是用了刀片位置相对短的外圆刀改制，因为锻打的焊接内孔刀，考虑多用途，都是比较长的，而这个零件很短小，用外圆车刀改制即可缩短很多，刚性好；刀刃部位采用负前角，良好的排屑方向，良好的吸热散热能力，选用焊接YW1材质焊接后保温12小时。 只要中拖板是活动的，尺寸就会变，固定中拖板不就不会变了吗？那么，固定中拖板后怎么调整尺寸？大拖板要进刀，中拖板拆除手柄（防止误碰影响尺寸），已将镶条锁定，中拖板就无法移动；那么，就只有小拖板能利用了！将小拖板顺时针转2.5度，每进10小格就让刀具在径向移动0.011毫米，这精度对0.03mm的孔径稳定值（中间值）而言，足够了。 夹紧方式，开始是想在扳手上用弹簧钢做个手柄，但后来发现要用控制角度的方法，实际上还是比较难掌握的，结果你想不到的是，我用了最原始的工具——手掌，一掌拍下去，力道不大不小刚好！所以4年拍了90多万下，也练就了右手的铁砂掌，故从来不敢拍人肩膀。 夹具垂直度很简单，重新做一个夹具与卡盘内孔过盈配合0.01mm后，在车床上精车一刀定位的端面，妥妥的！ 因为前道工序是平面磨加工，很多磨屑粘附在工件定位面而影响垂直度。那不是中拖板不动了吗，在中拖板上架一块木板，木板上放一块旧手巾，装夹之前擦一下就能清理干净；还能有效防止灰尘落在机床的缝隙里，一举两得！ 在如此动作后发现，尺寸还是不稳定，且加工后工件上会有一道退刀痕，（中拖板不是不动了吗？） 不就是退刀痕吗？工件加工长度这么短，慢慢走回来就是了！于是加了一个回退车削的工步，采用双屋脊刃口，双负前角，排屑方向受控，刀具散热良好，刃部强度度更高；虽看起来是增加了刀具的摩擦时间，但尺寸稳定才是首要任务！ 至此，加工一个零件，包括安装和加工，直到拿到第二个零件，只需要二十六秒时间，是内圆磨加工时间的三十四分之一！ 那天晚上很晚回家，但基本一夜没睡着，太兴奋了。因为过几天就要正式交付产品，总算提前完成任务，可以批量生产！第二天领导们看见可以批量加工了也很高兴！ ——深挖潜力—— 如果你以为革新之路就此结束，那也不是我的风格！ 又创新了一下：零件不是只有5.5mm的加工长度吗？那焊接刀片的长度有十七毫米，于是将一块刀片上磨了一前一后的不同径向高度的两个切削刃，一把车刀最多可用三个月，二十几块的焊接车刀能做两三万件的零件，刀具成本是多少？手机和电脑算这个成本都不能显示直接数据！哈哈！ 关键是减少一次刀具拆装，效率可高了。 减少一次拆装、降低一半成本的双头车刀 其实，全手动加工，每件二十六秒是很累的，要完成多少动作呢？建议打开秒表看是你念得快还是做得快！拿工件，擦灰尘，左手拿卡盘扳手，右手扶持工件，左手预拧扳手，右手拍一下，拔出扳手放到规定位置，左手启动电离合器主轴旋转，右手拧快进扳柄，左手摇大拖板手柄调整工进前位置，右手拍工进手柄，弯腰左手扳反向进刀手柄，左手关闭主轴电离合器，右手扳手柄退出工进，右手开快退扳柄，左手拿卡盘扳手，右手拍一掌松夹，右手取出工件，放进料箱，顺手再取下一个工件（念一遍要35秒）……中间加工15秒中只一个扳反向进刀手柄的动作，其实就是11秒完成18个动作。 还能做什么改变？不觉得中间有个动作很奇怪吗？---弯腰！每天弯几百下腰也是人机工程中重点关注的事，怎么解决呢？ 当想到“AK74冲锋枪（不是AK47冲锋枪的误写）高速点射时，当第一发子弹还没跑出枪口，而第二发子弹已经开始在枪管跑了”的钢丝滑轮机构原理后，豁然开朗！装了一个踏板在车床的踏脚板上，另一头用钢丝拴在反向进刀手柄上，当听到没有了加工的丝丝声，就踩一下踏板的右边，手柄就执行反向动作-—就是说：我不用弯腰受累了！有时过来看我做事的同事，听到没有“丝丝”的切削声音，而我有没有任何明显的动作，吓得催促说，快赶紧反向走刀呀！我含笑不语，直到刀具都退出了工件，才叫他看看。本来是要做一个自动反向的机构，但要在设备上搞几个窟窿，不敢下手！改进后的问题是要记得把踏板踩回去，不然走刀方向是反的。 本来我隶属于机修车间，每天做的事基本没有重复的，这也是让人学习的机会多，也很有成就感的工作；自攻克工艺难题后，领导告诉我，生产线没合适的机床，一下子也没人能掌握以车代磨工艺，你先干着！结果这项以一台机器替代十八台内圆磨的攻关工作，却让我硬生生总共做了四年多。当然，相对生产线这工作其实也蛮轻松，开始一天至少有两个半小时我是可以到处逛游的，因为我完成了任务，上道工序又不能及时供货给我做，可以做自己想做的，静下心想自己喜欢玩的，“反狙击手系统（我网名就是狙击手，这是要和自己斗法呀！），坦克防普通碰炸炮弹装甲，能杀死大象的小刀”，都是这时创意的。几年后在我多次提议下才转了生产车间去做。但这之后还有个迷让我现在也没明白原因。 大车床做小零件，也是不得以而为之，但设备真的很好 ——未解之迷—— 大概在做了三年多后出现了怪事！每隔一段时间，就会出现孔径越来越大的现象：每件之间大0.006mm左右，连续做七八件的话塞规止端基本就快出去了，不能继续做了，要调整尺寸才能做五六件，但就是半径方向就这样连续退了0.5mm，情况也一样。奇怪了！记得中拖板是锁定了的？那么，加工内孔孔径不论什么情况都应该是会小，不是吗？问题是不管怎么调，怎么换刀、磨刀，情况依然如故！这也就算了，后来居然发现了一个奇异的规律：不论如何，只要休息半天，一定恢复正常！找了所有师傅问，结果没人听说过。叫了老师傅检查所有能检查的间隙，松动，热膨胀，震动，润滑，水平，皮带以及我不懂的东西，问题依然如故，且发生时间也依然没有任何规律。这完全违反常理：刀具磨损了？孔会小；间隙大了？孔也是会小；热膨胀？怎么休息半天就好了（还不论天冷天热）？水平变了，也不至于这几毫米的长度上变化超过0.05mm的公差，那两米长加工长度的车床得扭曲成X状变形才够吧？主轴的电离合器是坏过几次，但没听说过离合器影响尺寸的吧，还是偶尔逐渐变大！ 这事惊动了领导，主任是铣工出身，维修做了几十年，没什么不会修的。了解情况后，说了句话，差点把我憋死：你是不是不愿做这个了？真说对了一半，我已经烦了天天和《摩登时代》里的卓别林一样成为一个机器人，每二十六秒就重复之前的标准化动作，（以至于当年上台表演独舞的动作中就有好几个动作就是车这玩意的动作，当然，我现在不说以后也没谁能了解这信息，说不定还以为是哪学来的动作，其实MJ的舞蹈动作也源自生活）。主任在我毕业时家长回访时曾说了句非常贴切的评价：上班就蛮好，就是经常不来！现在主任八成以为是我不愿干这玩意了，耍了点诡计。天地良心，真没那本事，也没那必要，倒是更希望能多做点奇奇怪怪的东西（不巧这个迷也是奇奇怪怪的事）。 ——领导现场指导—— 主任从技术角度希望我在下次发生问题时能告诉他，并连续做几件看看什么情况。不几天，我叫了主任到现场勘察。我问主任：您看连续做多少件呢？做二十件！那我可说清楚了，如果有报废的，不能扣我的钱哟，我这三年好像没报废过工件的，别毁了我这几年积攒的道行！主任很爽快的说：没问题！ 其实，主任在远处的办公室方向看我做事很久了，我视界一百九十度，不转头也知道侧面的事。 做第一件，将孔径调整到下偏差，过端稍微偏紧；做到第七件，孔径已经明显变大了，塞规在工件里松了不少，特意把塞规在工件里晃悠几下给主任看，然后我依然把工件按顺序放好，继续加工，第十二件时，止端已经完全止不住了。我看看主任：还干吗，再做报废了，可就是您的事了。没事，做！主任很明确。第十八件时，孔径已经大了很多，至少比上偏差大了0.05mm；主任忍不住了说：好了，不用做了，你操作没有问题，我回去再想想看。既开心、又失落的看着主任远去的背影。 ——无心插柳—— 这之后大家都努力排查，理论加猜测，经验加头脑风暴，什么都试了下，就是没任何效果，只要休息半天，一定会好，你就是把机床拆了再装，情况还一样！为什么说把机床拆了也一样？因为我真把机床拆了，还顺便做了个多功能工具。 不是每天有点空余吗，请调度每天多安排一点料，连续做了几天不休息，积攒了一天的料给下道工序，就下手拆机床最有可能有问题的溜板箱部分。我是车工，却不是设备维修工，虽然看师傅们拆过一部分，但个人从来没整体分解过这个大部件。（也因为我不是维修工，就不能随意拆设备，就不能大张旗鼓的拆设备），遇到一个小问题，我没拔销器，很多锥销拆不出来，不知怎么灵机一动，做了个多功能工具，如图，这是今天（2016年10月）拍的，已经快二十年了，还在这台设备上用着（我后来做了一批改进型的给全厂车工钻工用，但这师傅就是不愿意用升级版的），图片中拔销器功能已经损坏了，但原理还是容易看明白的，就是拆缷钻套的楔铁加焊了个导向杆，一个重锤，焊一个装拔销器的螺母，加上一个作为拔销器的螺丝就成了。为什么是多功能，大家做一个慢慢用，用了就知道，因为很多人包括机修工特意来借这工具用过。
& H& H( J! E7 I7 N/ }! e# E这个工具出生了20年了，还在使用！ " y& T- B5 f" j% A: v, |
改进后批量投入车间使用的多功能工具 分解溜板箱运动部件，检测可能影响的部位间隙后也没见任何异常，清理了所有能清理的地方，也没见什么不良状况。却听到有人说风凉话：看他怎么装回去！正确装回去完全不是问题，我每天擦机床，早就看明白了各部分的联接结构，分析了拆解和组装顺序（感觉这才是福特管理中“清洁时检查”的精髓），何况在机修几年，啥结构没见过？我一下午时间又把那堆零件装了回去。真希望能好呀！但问题是依然发生，甚至就在拆解组装后加工第一批次问题还是一样发生，没有任何收获。崩溃！！！ ——难以忘怀—— 就这样磕磕绊绊又做了大半年，这个工件交给生产车间做了，我又恢复了机修车工的实际岗位。生产车间釆用了改造的简易数控车床加工，依然是我的来复加工无退刀痕工艺，但刃磨刀具我还是教了很久，他们才掌握。后来用了超硬刀具可转位PCBN（立方氮化硼）刀具，才不用手工修磨，但加工成本升高了不少。 我的C6150车床的中拖板手柄又装上了，中拖板恢复自由了，小拖板回归正位，钢丝滑轮踏板也拆了，一切如故；只有因为长期小范围加工导致的一小段导轨磨损，成了永恒的记忆。 不知道各位是否还发现一个未解之谜，我就不说了，大家慢慢想。 之后互联网发展很快，有时我也会在网上问问这是什么情况，但必竟没有在这台设备上加工这个零件，没有验证的机会，很多人说的都无法验证。而这台设备还是继续在机修车间服役，工况良好（除了导轨有一小段磨损，这一段精车时会有一个小台阶）。 大概两年后，我转岗分配到工具磨岗位，开始新的征程！这个孔加工越来越大的事件也就成为一个未解之谜！
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发表于 2016-12-3 08:48:55
楼主
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