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北京衛星製造廠向（xiàng）加工要效益

2015-3-3 來（lái）源：數控機床市場（chǎng）網作者：瓦爾特

應（yīng）用案例

航（háng）空航天結構件鈦合金鋁（lǚ）合金高速加工

向加工要效益（yì）

隸屬於中國航天科技集團公司第五研究院的北京衛星製造廠，創建於1958年，是中國第一顆（kē）人造地球衛星“東方紅一號”和中國第一（yī）艘飛船“神舟一號”的誕生地。經過多年的努力，北京衛星製造廠已經發展成為專門從事航天器製造的國有大型企業，掌握國內領先的大型金（jīn）屬結構（gòu）數控加工、精密加工、複合材料結構製造（zào）、大型薄壁金屬結構焊接及管路（lù）焊接、表麵塗層、無損檢測和星上二次電源研製、機電一體化產品研（yán）製和電（diàn）子裝聯等具有鮮明航天特色的核心技術。

“十五”期間，不少軍工企（qǐ）業（yè）引進了大量高檔（dàng）數控機床，但（dàn）由於當時工藝技術落後（hòu），基礎技術及配套和管理跟不上，部分企（qǐ）業的數控設備使用效（xiào）率不（bú）高，嚴重製約（yuē）了高速機（jī）床性能的發揮。為了提高高速機床的加工效率和利用率，國防科工委在國防基礎科（kē）研計劃中安排（pái）了高效切削工藝技術專項，開展技術（shù）攻關和示範應用，並在全行（háng）業開（kāi）展國防科技工業千台數控機床增效工程，全麵推廣應用先進數控技術和數字化集成製造技術。北京衛星（xīng）製造廠（以下簡稱衛星廠）作為航天科技集團的技術支（zhī）持單位，率先開展這項工作，通過優化（huà）切削工（gōng）藝向加工（gōng）要效益（yì），收到了很好的成效。

可轉位刀具助（zhù）力增效降（jiàng）本

在鋁合金工件的粗加工中，衛星（xīng）廠使用可轉位刀具替代傳統的硬質合金刀具，實現（xiàn）了效率和（hé）成本的雙贏。

可轉位刀具在提高（gāo）鋁合金工件粗加工到半精（jīng）加工的效（xiào）率方麵發揮了重要（yào）作用。可轉位刀具設（shè）計精巧，加工中刀具發生磨損（sǔn）時（shí）隻需更換刀（dāo）片而無需從機床上拆卸刀體，從而大大縮短了機床的停機時間。衛（wèi）星廠（chǎng）機（jī）電產品事業部（bù）副部長張加波從（cóng）事機（jī）加（jiā）工多年，他對此感受（shòu）頗（pō）深：以前，衛星廠使用（yòng）硬質（zhì）合金刀具加工型腔類（lèi）零件，刀具磨損嚴重，且需要經常（cháng）更換刀具（jù）進行修磨。不僅如（rú）此，完成一個型腔的加工至少要30多分鍾的（de）時間。而采用瓦（wǎ）爾特的（de）可轉位刀具後，一個型（xíng）腔的加工隻需5分鍾就（jiù）可完成，而且刀具成本也顯著下降。例如，加工航天（tiān）器上的陀（tuó）螺支架，需要在一個長方體的鋁合金材（cái）料（liào）上加工出多個繁雜的腔體，材料去除率高達（dá）80%～90%。采用硬質合金刀具加（jiā）工該工件時，刀具的（de）長徑比大（＞10），工藝係統（tǒng）剛性差，刀具（jù）易產生振動（dòng），加工效率低下，加工一個工件需（xū）要2周的（de）時間。采（cǎi）用瓦爾特的可轉位刀具後，衛星廠對工藝路徑進行了優化，現在5～6天就可完（wán）成一個工件的加工。

可轉位刀具的刀體壽命極長，分攤到單個工件上（shàng）的加工成本可忽略不計，且更換刀片的成本比修磨焊接刀具的成本低得多，因此，使用成本低於（yú）傳統的硬質合金刀具。此外，塗層刀片的磨（mó）損非常（cháng）小，互換性強，存在可（kě）優化空間（jiān）。

經濟的高精、高效車削加工

航天器中的大量機構關節類零件的加工精度要求（qiú）極（jí）高，達到2～3μm。為確保這些軸、盤類回轉體零件的加工精度，衛（wèi）星廠在先進的肖不（bú）林車床上采（cǎi）用硬質合金刀具進行加工。實踐證明，萬（wàn）能的刀具是（shì）不存在的。最初，衛星廠為了（le）方（fāng）便刀具管理，在車削加工中也全部使用硬質合金刀（dāo）具。由於車刀的刀片角度並不是真正意義上（shàng）的“尖”，而是帶（dài）有（yǒu）一定的弧度，且這個弧度在刀具的修磨過程中非常難以控製（zhì），盡管北京衛星廠擁（yōng）有自（zì）己的刀具修（xiū）磨車間，但車刀的使用成本仍然一直居高不下。為此，衛星廠決定（dìng）嚐試進行改變，選用一種（zhǒng）更（gèng）為經濟的加工方式。

更長的刀具壽命、流暢的切（qiē）屑排除和更短的（de）加工（gōng）時間（jiān）是車削加工中十分重要的指標。經過對多家產品（pǐn）的（de）綜合比（bǐ）較後，衛星廠決定采用（yòng）“肖不林車床+瓦爾特車（chē）刀”的組合，加工這些軸、盤類回轉體零件。實踐（jiàn）證（zhèng）明，瓦爾特在車削加工方麵的優（yōu）勢十（shí）分（fèn）突出，其車刀產（chǎn）品性能優異，具有很好（hǎo）的性價比。同時，瓦爾特的車削專家（jiā）還（hái）幫助北京（jīng）衛星廠規（guī）劃並優化了整個加工流（liú）程，找出薄弱環節（jiē），從而提升了肖不林機床的加（jiā）工能力。

非標刀具解決加工瓶頸

品質高、精度高（gāo）、批量（liàng）小及加工難度大，是航天器零件的典型特征。如（rú）果加工過程中出現（xiàn）質量問題，那麽整個工件都將報廢，從而影響到航天器（qì）的製造周（zhōu）期和成本。此外，航天器上的很多部件（jiàn）形狀獨特，結構複雜，普通標準刀具無法滿足加工要求，隻能采（cǎi）用特製的非標刀具。例如，在航天器艙體的組合加工（gōng）中需要將刀具伸到工件背麵進行加工，這是（shì）普通刀具無法實現的。為了解（jiě）決這一（yī）瓶頸問題，衛星廠采用了由刀具製造商瓦爾特（tè）生產的T型槽銑刀。Protostar N12 係列T型槽銑刀由優質高（gāo）速鋼製成，可（kě）用於T型槽成型銑削，也（yě）可以用來反（fǎn）銑工件背側（cè）平（píng）麵，實現普通銑刀無法滿足的應用需（xū）求。該（gāi）刀具的特點是設計（jì）精巧，穩定性好，加工精度（dù）高，能夠滿（mǎn）足使用要求，且（qiě）交貨速度快。

在實際（jì）生產中，因加工導致尺寸超差的質量問（wèn）題一直（zhí）是困擾提高加工效率的關（guān）鍵問題，這也是很（hěn）多生產企業引進歐洲先進機床卻達不到預期效（xiào）能，成本（běn）居高不下、生產效（xiào）率上不去的主要原因。對此，南京航空航天大學機電學（xué）院李（lǐ）亮教授的觀點十分明（míng）確，先進刀（dāo）具技術的應用一（yī）定要建立在實際使用的基（jī）礎上，不能照（zhào）搬國外的（de）經（jīng）驗。而非標刀具必須根據實際應用情況（kuàng）為用戶定製，這對刀具供應商提出了更高的要求，必須（xū）有一支專業化（huà）的銷售和技術服務（wù）團隊進行支持。目前，衛星廠使用的刀具中非標定製的比例高達30%～40%。因此，在選擇刀具供應商（shāng）時衛星廠十（shí）分慎重，可靠的產品固（gù）然重要，而可靠的服務（wù）和技術支持也（yě）是必須的（de）。

工欲善其事，必先（xiān）利其器

在機加工（gōng）過程中，刀具的選擇和參數的（de）確定（dìng）十分重要，決定了機床設備的加工性能和加工效率。無論機床（chuáng）設備多麽先進，如（rú）果沒有先進（jìn）適用的刀具支持，那麽其優異性能也是無法正常發揮出（chū）來（lái）的。

以衛星製造廠（chǎng）的經驗來看，雖然機床的更新換代周期很長，但切削技（jì）術的革新卻在日新月益，這對提升機加工的效率和質量具有重大意義。刀（dāo）具的選（xuǎn）用需要（yào）結（jié）合實際加工（gōng）情（qíng）況，先進適用的刀（dāo）具加上合理的加工參數，才能最大限度地發揮（huī）高速機床的性（xìng）能，降（jiàng）低加工成本。此外，生產一線的技術人員也（yě）需要不斷進行知（zhī）識更新，以（yǐ）及時對現有的加工方（fāng）式及使（shǐ）用刀具進行調整。

在為用戶提供刀具產品的同時，瓦爾（ěr）特（tè）更（gèng）加關注如何讓用戶更好（hǎo）地應用（yòng）其刀具提高生產效率。正如（rú）張（zhāng）加波副部長所談及的，每個優秀的刀具品牌都有著（zhe）自己的特點和特長，生產企業隻（zhī）有根據自身的設（shè）備條（tiáo）件和加（jiā）工要求（qiú）正確選擇和使用刀具，才能獲得理想的回報。

與瓦爾特的合作，讓衛星廠受益匪淺。