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航空零部件

瓦爾特應(yīng)用案例:衛(wèi)星的制造也要向加工要效益

星之球科技 來(lái)源:刀具網(wǎng)2015-03-06 我要評(píng)論(0 )   

隸屬于中國(guó)航天科技集團(tuán)公司第五研究院的北京衛(wèi)星制造廠(chǎng),創(chuàng)建于1958年,是中國(guó)第一顆人造地球衛(wèi)星東方紅一號(hào)和中國(guó)第一艘飛船

        隸屬于中國(guó)航天科技集團(tuán)公司第五研究院的北京衛(wèi)星制造廠(chǎng),創(chuàng)建于1958年,是中國(guó)第一顆人造地球衛(wèi)星“東方紅一號(hào)”和中國(guó)第一艘飛船“神舟一號(hào)”的誕生地。經(jīng)過(guò)多年的努力,北京衛(wèi)星制造廠(chǎng)已經(jīng)發(fā)展成為專(zhuān)門(mén)從事航天器制造的國(guó)有大型企業(yè),掌握國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的大型金屬結(jié)構(gòu)數(shù)控加工、精密加工、復(fù)合材料結(jié)構(gòu)制造、大型薄壁金屬結(jié)構(gòu)焊接及管路焊接、表面涂層、無(wú)損檢測(cè)和星上二次電源研制、機(jī)電一體化產(chǎn)品研制和電子裝聯(lián)等具有鮮明航天特色的核心技術(shù)。
  “十五”期間,不少軍工企業(yè)引進(jìn)了大量高檔數(shù)控機(jī)床,但由于當(dāng)時(shí)工藝技術(shù)落后,基礎(chǔ)技術(shù)及配套和管理跟不上,部分企業(yè)的數(shù)控設(shè)備使用效率不高,嚴(yán)重制約了高速機(jī)床性能的發(fā)揮。為了提高高速機(jī)床的加工效率和利用率,國(guó)防科工委在國(guó)防基礎(chǔ)科研計(jì)劃中安排了高效切削工藝技術(shù)專(zhuān)項(xiàng),開(kāi)展技術(shù)攻關(guān)和示范應(yīng)用,并在全行業(yè)開(kāi)展國(guó)防科技工業(yè)千臺(tái)數(shù)控機(jī)床增效工程,全面推廣應(yīng)用先進(jìn)數(shù)控技術(shù)和數(shù)字化集成制造技術(shù)。北京衛(wèi)星制造廠(chǎng)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)衛(wèi)星廠(chǎng))作為航天科技集團(tuán)的技術(shù)支持單位,率先開(kāi)展這項(xiàng)工作,通過(guò)優(yōu)化切削工藝向加工要效益,收到了很好的成效。
創(chuàng)建于1958年的北京衛(wèi)星制造廠(chǎng),是中國(guó)第一顆人造地球衛(wèi)星“東方紅一號(hào)”和中國(guó)第一艘飛船“神舟一號(hào)”的誕生地。
創(chuàng)建于1958年的北京衛(wèi)星制造廠(chǎng),是中國(guó)第一顆人造地球衛(wèi)星“東方紅一號(hào)”和中國(guó)第一艘飛船“神舟一號(hào)”的誕生地。
  可轉(zhuǎn)位刀具助力增效降本
  在鋁合金工件的粗加工中,衛(wèi)星廠(chǎng)使用可轉(zhuǎn)位刀具替代傳統(tǒng)的硬質(zhì)合金刀具,實(shí)現(xiàn)了效率和成本的雙贏(yíng)。
北京衛(wèi)星制造廠(chǎng)機(jī)電產(chǎn)品事業(yè)部副部長(zhǎng)張加波
北京衛(wèi)星制造廠(chǎng)機(jī)電產(chǎn)品事業(yè)部副部長(zhǎng)張加波
  可轉(zhuǎn)位刀具在提高鋁合金工件粗加工到半精加工的效率方面發(fā)揮了重要作用。可轉(zhuǎn)位刀具設(shè)計(jì)精巧,加工中刀具發(fā)生磨損時(shí)只需更換刀片而無(wú)需從機(jī)床上拆卸刀體,從而大大縮短了機(jī)床的停機(jī)時(shí)間。衛(wèi)星廠(chǎng)機(jī)電產(chǎn)品事業(yè)部副部長(zhǎng)張加波從事機(jī)加工多年,他對(duì)此感受頗深:以前,衛(wèi)星廠(chǎng)使用硬質(zhì)合金刀具加工型腔類(lèi)零件,刀具磨損嚴(yán)重,且需要經(jīng)常更換刀具進(jìn)行修磨。不僅如此,完成一個(gè)型腔的加工至少要30多分鐘的時(shí)間。而采用瓦爾特的可轉(zhuǎn)位刀具后,一個(gè)型腔的加工只需5分鐘就可完成,而且刀具成本也顯著下降。例如,加工航天器上的陀螺支架,需要在一個(gè)長(zhǎng)方體的鋁合金材料上加工出多個(gè)繁雜的腔體,材料去除率高達(dá)80%~90%。采用硬質(zhì)合金刀具加工該工件時(shí),刀具的長(zhǎng)徑比大(>10),工藝系統(tǒng)剛性差,刀具易產(chǎn)生振動(dòng),加工效率低下,加工一個(gè)工件需要2周的時(shí)間。采用瓦爾特的可轉(zhuǎn)位刀具后,衛(wèi)星廠(chǎng)對(duì)工藝路徑進(jìn)行了優(yōu)化,現(xiàn)在5~6天就可完成一個(gè)工件的加工。
  可轉(zhuǎn)位刀具的刀體壽命極長(zhǎng),分?jǐn)偟絾蝹€(gè)工件上的加工成本可忽略不計(jì),且更換刀片的成本比修磨焊接刀具的成本低得多,因此,使用成本低于傳統(tǒng)的硬質(zhì)合金刀具。此外,涂層刀片的磨損非常小,互換性強(qiáng),存在可優(yōu)化空間。

  經(jīng)濟(jì)的高精、高效車(chē)削加工


品質(zhì)高、精度高、批量小及加工難度大,是航天器零件的典型特征。
如果加工過(guò)程中出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題,那么整個(gè)工件都將報(bào)廢,從而影響到航天器的制造周期和成本。

  航天器中的大量機(jī)構(gòu)關(guān)節(jié)類(lèi)零件的加工精度要求極高,達(dá)到2~3μm。為確保這些軸、盤(pán)類(lèi)回轉(zhuǎn)體零件的加工精度,衛(wèi)星廠(chǎng)在先進(jìn)的肖不林車(chē)床上采用硬質(zhì)合金刀具進(jìn)行加工。實(shí)踐證明,萬(wàn)能的刀具是不存在的。最初,衛(wèi)星廠(chǎng)為了方便刀具管理,在車(chē)削加工中也全部使用硬質(zhì)合金刀具。由于車(chē)刀的刀片角度并不是真正意義上的“尖”,而是帶有一定的弧度,且這個(gè)弧度在刀具的修磨過(guò)程中非常難以控制,盡管北京衛(wèi)星廠(chǎng)擁有自己的刀具修磨車(chē)間,但車(chē)刀的使用成本仍然一直居高不下。為此,衛(wèi)星廠(chǎng)決定嘗試進(jìn)行改變,選用一種更為經(jīng)濟(jì)的加工方式。
  更長(zhǎng)的刀具壽命、流暢的切屑排除和更短的加工時(shí)間是車(chē)削加工中十分重要的指標(biāo)。經(jīng)過(guò)對(duì)多家產(chǎn)品的綜合比較后,衛(wèi)星廠(chǎng)決定采用“肖不林車(chē)床+瓦爾特車(chē)刀”的組合,加工這些軸、盤(pán)類(lèi)回轉(zhuǎn)體零件。實(shí)踐證明,瓦爾特在車(chē)削加工方面的優(yōu)勢(shì)十分突出,其車(chē)刀產(chǎn)品性能優(yōu)異,具有很好的性?xún)r(jià)比。同時(shí),瓦爾特的車(chē)削專(zhuān)家還幫助北京衛(wèi)星廠(chǎng)規(guī)劃并優(yōu)化了整個(gè)加工流程,找出薄弱環(huán)節(jié),從而提升了肖不林機(jī)床的加工能力。
  非標(biāo)刀具解決加工瓶頸
  品質(zhì)高、精度高、批量小及加工難度大,是航天器零件的典型特征。如果加工過(guò)程中出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題,那么整個(gè)工件都將報(bào)廢,從而影響到航天器的制造周期和成本。此外,航天器上的很多部件形狀獨(dú)特,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,普通標(biāo)準(zhǔn)刀具無(wú)法滿(mǎn)足加工要求,只能采用特制的非標(biāo)刀具。例如,在航天器艙體的組合加工中需要將刀具伸到工件背面進(jìn)行加工,這是普通刀具無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。為了解決這一瓶頸問(wèn)題,衛(wèi)星廠(chǎng)采用了由刀具制造商瓦爾特生產(chǎn)的T型槽銑刀。Protostar N12 系列T型槽銑刀由優(yōu)質(zhì)高速鋼制成,可用于T型槽成型銑削,也可以用來(lái)反銑工件背側(cè)平面,實(shí)現(xiàn)普通銑刀無(wú)法滿(mǎn)足的應(yīng)用需求。該刀具的特點(diǎn)是設(shè)計(jì)精巧,穩(wěn)定性好,加工精度高,能夠滿(mǎn)足使用要求,且交貨速度快。

瓦爾特Protostar N12 系列T型槽銑刀系列按涂層不同有兩大類(lèi),無(wú)涂層的因比較鋒利,
適合加工鋁合金材料;TiCN涂層的適合加工鋼件,可延長(zhǎng)刀具壽命。
  在實(shí)際生產(chǎn)中,因加工導(dǎo)致尺寸超差的質(zhì)量問(wèn)題一直是困擾提高加工效率的關(guān)鍵問(wèn)題,這也是很多生產(chǎn)企業(yè)引進(jìn)歐洲先進(jìn)機(jī)床卻達(dá)不到預(yù)期效能,成本居高不下、生產(chǎn)效率上不去的主要原因。對(duì)此,南京航空航天大學(xué)機(jī)電學(xué)院李亮教授的觀(guān)點(diǎn)十分明確,先進(jìn)刀具技術(shù)的應(yīng)用一定要建立在實(shí)際使用的基礎(chǔ)上,不能照搬國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)。而非標(biāo)刀具必須根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況為用戶(hù)定制,這對(duì)刀具供應(yīng)商提出了更高的要求,必須有一支專(zhuān)業(yè)化的銷(xiāo)售和技術(shù)服務(wù)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行支持。目前,衛(wèi)星廠(chǎng)使用的刀具中非標(biāo)定制的比例高達(dá)30%~40%。因此,在選擇刀具供應(yīng)商時(shí)衛(wèi)星廠(chǎng)十分慎重,可靠的產(chǎn)品固然重要,而可靠的服務(wù)和技術(shù)支持也是必須的。
  工欲善其事,必先利其器
  在機(jī)加工過(guò)程中,刀具的選擇和參數(shù)的確定十分重要,決定了機(jī)床設(shè)備的加工性能和加工效率。無(wú)論機(jī)床設(shè)備多么先進(jìn),如果沒(méi)有先進(jìn)適用的刀具支持,那么其優(yōu)異性能也是無(wú)法正常發(fā)揮出來(lái)的。
  以衛(wèi)星制造廠(chǎng)的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看,雖然機(jī)床的更新?lián)Q代周期很長(zhǎng),但切削技術(shù)的革新卻在日新月益,這對(duì)提升機(jī)加工的效率和質(zhì)量具有重大意義。刀具的選用需要結(jié)合實(shí)際加工情況,先進(jìn)適用的刀具加上合理的加工參數(shù),才能最大限度地發(fā)揮高速機(jī)床的性能,降低加工成本。此外,生產(chǎn)一線(xiàn)的技術(shù)人員也需要不斷進(jìn)行知識(shí)更新,以及時(shí)對(duì)現(xiàn)有的加工方式及使用刀具進(jìn)行調(diào)整。
  在為用戶(hù)提供刀具產(chǎn)品的同時(shí),瓦爾特更加關(guān)注如何讓用戶(hù)更好地應(yīng)用其刀具提高生產(chǎn)效率。正如張加波副部長(zhǎng)所談及的,每個(gè)優(yōu)秀的刀具品牌都有著自己的特點(diǎn)和特長(zhǎng),生產(chǎn)企業(yè)只有根據(jù)自身的設(shè)備條件和加工要求正確選擇和使用刀具,才能獲得理想的回報(bào)。與瓦爾特的合作,讓衛(wèi)星廠(chǎng)受益匪淺。

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