机械加工企业要保持持续健康快速发展,必须实现单位时间内效益最大化,而高速数控机床在快速铣削和生产错综复杂工件的能力方面,在改善劳动条件、降低劳动强度、提高加工精度、保持工件一致性和互换性方面的优势有目共睹。数控机床尤其是高速铣削设备在机械制造企业已被广泛应用,处于农机行业之首的时风集团在近几年同样加快了工艺装备数控化进程。
时风集团从1993年成立之初的年产值不足百万元,员工不足千人的小厂,经过15年跳跃、膨胀式发展成为产值过百亿,员工3万余人的国家特大型企业,并且三轮汽车销量连续11年蝉联全国同行业第一,时风三轮汽车、低速载货汽车、拖拉机、单缸发动机四大主导产品产销量均居全国同行业首位,连续6年居中国农机工业百强企业第一名。关键是坚持用高新技术改造传统产业,靠引进、消化、吸收国内外先进技术,先进工艺装备不断提高制造能力、提升产品质量,提升产品附加值,向科技要效益,用工艺装备数控化促进企业可持续健康发展。
公司切削机床背景
1993年公司成立之初主要生产简易的把式半封三轮汽车,其中后桥、货箱、车架等部分件为自己生产,其它大部分件为外购。机加工件全部在普通机床(车、铣、刨、磨等)上加工,所用到的工装、模具也是普通机床加工后由钳工锉修、配研、抛光而成,不但制作精度低,而且生产周期长。当时三轮汽车在农村市场销售非常火爆,工装、模具的生产滞后现象已严重影响到公司的快速发展,在这种情形之下,公司开始着手关注高速铣削加工机床的引进工作。
早期高速切削机床的引进
1996年时风集团三轮汽车产量20.76万辆,到20世纪末三轮汽车产量已达56.6万辆。随着公司的不断发展壮大,三轮汽车不断升级,产品系列也越来越多,半封、全封(即带驾驶室)、把式、方向盘式、工程自卸等品种相继推出。产品自制率也越来越高,工装、模具较以前也更为复杂,单靠普通设备人工操作在加工精度和加工效率方面显然已不能适应公司快速发展的要求。从上世纪90年代中后期我们先后引进了台湾匠泽电脑公司的VS1100立式加工中心1台、VC1800立式加工中心1台,常州机床厂ZK7640数控立式镗铣床1台。这些数控铣削设备虽不怎么高档和先进,但在当时企业比较落后的情况下的确发挥了巨大的推动作用,对比人工操作机床横、纵向联动铣削曲面,车削弧面,然后手工打磨抛光配研间隙,效率明显提高了许多,在小型腔、窄缝、尖角、沟槽、深坑等处的加工方面优势明显,加工中心在曲面、型腔加工方面业绩突出,相对于人力手工操作也可谓早期高速铣削技术的成功运用。高速铣削机床的引进使企业加工效率极大提高、加工周期大大缩短、加工质量显著提升,企业适应市场的快速反应能力不断增强。
高速铣削装备的数控化改造
进入21世纪以来,时风发展日新月异,主导产品由单一的三轮汽车发展到低速载货汽车、单缸发动机、拖拉机四大产品齐头并进的良好局面。时风集团高瞻远瞩、未雨绸缪将工艺装备的高速数控化改造升级作为公司的重点工作。
1. 简单的数控机床改造:为节约购置费用,降低设备投资,实现投资与效益的最佳接合,时风集团与数控机床厂家合作改造普通CDA6140车床180余台用于自制产品复杂零部件的粗加工。时风集团负责原始机床的精度恢复,如机床导轨的研磨,部分传统系统受损零部件更换;数控厂家则通过配置性能良好的数控系统(北京凯恩帝)、电动刀架、滚珠丝杠等对普通设备进行数控化改造。由于数控车床加工精度的一致性和稳定性,为后续磨削加工提高效率奠定了基础,实质上实现了部分高速铣削的功能。通过数控机床改造升级,提升了工艺装备水平,提高了产品质量及生产效率,降低了职工劳动强度,降低了生产成本,增强了企业竞争实力。
2. 引进原装高速铣削机床:时风集团快速膨胀发展,2003年销售整车115.8万辆,发动机107.5万台,并且产品档次不断升级,产品精度要求越来越高。制造工艺装备水平的相对滞后制约着公司进一步的发展壮大,在此情况下,时风集团大力实施科技创新,引进国内外先进高速铣削机床进行工艺装备升级。
(1)工装模具、箱体类零件的数控机床引进:2001年至2007年间公司共引进加工中心40余台,其中主要有台湾欧马生产制造的MV-610、EV1300立式加工中心2台,济南二机床集团有限公司生产制造的XK2420/3*4数控龙门加工中心2台,江苏多棱数控机床股份有限公司生产制造的TK7640加工中心10余台,韩国斗山生产制造的PUMA400数控车床4台,韩国斗山生产制造的V650E加工心2台,台湾大立机器生产制造的MCH-800卧式加工中心1台,韩国现代起亚生产制造的KBN135卧式加工中心1台。这些较为先进的高速铣削设备的引进使公司的工艺装备水平有了一个显著的提高,由于铣削工艺的改变,铣削转速较高,铣削深度较小,进给较快从而使切削力降低,工件热变形减少,提升了表面加工质量,铣削钢件时可达Ra0.6~0.8μm,并且大幅提升了工装模具及孔系复杂箱体类零件的制造标准,尺寸精度达0.01mm以内,形位精度达5~6级。产品质量稳定性提高,企业的核心竞争力进一步增强。
(2)轴类、回转体产品零件的高速数控车床引进:2007年时风集团提出“用工艺装备保证产品质量、提高生产效率、降低生产成本”的方针,时风集团机械工艺研究所与大连、沈阳数控机床厂共同对公司现有产品进行分析论证,对高精度、多工序复杂工件进行排列,对几大类产品做了整体加工方案。如单缸发动机曲轴飞轮端(如下图),粗磨前需加工的径向尺寸有R96mm,φ90mm,φ70.50+0.1mm,φ50.50 +0.1mm,M44×2-6h。轴向尺寸有142.5mm,118.46mm,39.46 mm,31mm,1.54mm。还有空刀槽φ41mm,R1mm,4mm以及2处R5 mm、1:10锥度等加工尺寸。原用普通车床分五道工序人工操作,不但员工劳动强度大,而且工件尺寸公差不易控制,并且加工效率极低,单件加工工时近5min。现采用大连机床厂CKA6150原装数控车床(X轴、Z轴重复定位精度达0.008mm、0.01mm)一次装夹加工,使加工效率提高至每件1min40s,并且各尺寸公差提高了两个等级,为后序粗磨储备了精度。先进的发那科数控系统,高精度的电动刀架将多工序集中加工,在提高质量、提高效率的同时,通过减少装夹次数,缩短物流周转,使员工劳动强度大幅度降低。淘宝特卖眼线薰衣草精油去疤痕不错丰胸推荐效果好的提臀哪个牌子好最好哪个妆前乳好用
像曲轴这种通过数控车床将多工序集中加工的工件还很多很多,如三轮汽车套管、三轮汽车半轴、方向机用方向柱、拖拉机半轴等,数控加工在多序集中加工的同时并使部分工件实现了以车代磨。2007年共引进沈阳、大连机床厂原装数控车床125台,数控车床的应用优化了工艺流程,提高了生产效率,缩短了产出周期,改善了工作环境,降低了劳动强度,稳定了职工队伍,最重要的是提升了制造水平,控制了制造质量,企业抵御市场风险的能力进一步增强。
(3)随着现代铣削技术的不断进步,高速铣削技术也被越来越多的企业所重视。高速铣削是一项集高效、优质、低耗于一身的先进制造技术,相对于传统的铣削加工,其铣削速度、进给速度都有了很大程度的提高,而且铣削机理也发生了重大变化,更重要的是高速铣削结束了淬硬模具非电火花(EDM)不能加工的历史。时风集团审时度势,为加快轻卡汽车、电动汽车驾驶室模具开发,从影响高速铣削最关键的机床装备入手,2008年在全球金融危机的恶劣环境下,时风集团毅然投资2600万元引进了韩国现代起亚机械SKT2500MT 五轴四联动复合车铣中心1台、SKT400M三轴三联动车削中心1台、KV90 立式加工中心2台、KH80G卧式加工中心1台;引进台湾乔崴进科技股份有限公司VF-6026四轴三联动龙门五面体加工中心1台;引进沈阳中捷VMC0850B立式加工中心3台用于其模具的开发制造。中VF-6026龙门五面体加工中心主轴转速高达6000r/min,切削速度达7000mm/min;KV90立式加工中心主轴转速高达8000r/min,切削速度达5000mm/min;这些机床综合性能优良,精度高,但在主轴转速(8000r/min以下)、刀柄类型(BT刀柄)、驱动系统(滚滚珠丝杠)等方面离真正的高速铣削机床(ISO—1940,高速主轴的转速至少要超过8000r/min。)还有一定的距离,我们通过采用日本黛杰涂层硬质合金圆形刀片,在机床动、静刚性允许的前提下,按照高的切削速度、较快的进给量和小切深的工艺方案,在模具淬火前的粗加工及淬火后的精加工方面也取得良好的效果。这种加工方式的成功实践为日后引进真正意义上的高速铣削机床积累了经验,奠定了基础。高速铣削是一项综合的系统工程,企业必须根据自身产品材料和结构的特点,购置合适的高速铣削设备,选择合适的切削刀具,采用合理的切削工艺,以达到理想的模具高速加工效果。
未来前景
时风集团的发展目标是:建设成为“中国弛名、世界著名”的运输机械集团,近期目标是向汽车行业进军。现已有F1、F2、F3等车型轻卡汽车批量上市,时风节能环保经济性纯电动汽车顺利通过国家科技部十一五“863”课题评审,已光荣列入国家十一五“863”项目,并获得国家科技部400万元经费支持。
“机械加工数控化,模具加工高速化”是2008年时风集团八大技改项目的主要内容之一,公司投资2500万元引进沈阳机床、大连机床、上海机床等原装数控车床、原装数控磨床120多台对轴类零件进行数控加工,现已全部到位并投入运行。时风集团下一步对机械加工的工艺装备方向是:机体、箱体孔系类零件采用加工中心及专用组合机床组成柔性加工线;轴类多台阶、多工序零件采用原装数控车床、数控磨床加工;盘齿类零件采用干式滚齿机,径向剃齿机等高新设备加工;汽车驾驶室、货箱等模具采用高速铣削CNC加工中心,配以HSK高速刀柄和热胀冷缩紧固式刀柄,应用金刚石(PCD)、立方氮化硼(CBN)、陶瓷、涂层硬质合金等刀具进行加工。综观企业未来发展,时风集团机工艺装备高速铣削化进程已全面铺开
随着产业不断升级,时风集团的产品升级和更新换代也逐步加快,数控加工在加快新产品开发速度和精度保证能力方面优势明显。同时面对劳动力用工成本增加,面对机械行业普遍工艺装备升级的趋势,进一步加大技改力度,全面提升产能,努力抢占科学发展制高点,加快数控化、高速铣削化改造成为企业可持续健康发展的必然。