吴海波

前言

目前，NSE缸体生产线大量的使用了高速、大进给量的切削加工技术，是国际上生产效率比较高，比较先进的生产线。但是长期以来，如何降低缸体下平面精铣工加工废率是面临的一个困扰，为了提高缸体下面精铣后的表面质量，本文以某汽车集团有限公司的NSB缸体生产线为例，通过分析工废率的现状，提出了一些降低缸体下平面精铣工加工废率的有效措施，以期能够提高精铣后的表面质量。

一、缸体下平面精铣加工的现状分析

1.工废率统计和工废类型

根据相关调查统计，自从NSE发动缸体批量生产以来，缸体下平面精铣的工废率一直很高。另外，缸体下平面的工废类型主要有接刀痕、崩刃、划痕等，针对第一季度缸體下平面精铣工废类型，本文进行了数据统计，其中接刀痕频数为95个，频率为84.8%，占产量比例为0.382%;崩刃频数为10个，频率为10.7%，占产量比例为0.040%;划痕频数为5个，频率为4.5%，占产量比例为0.020%;其他的频数为2个，频率为0%，占产量比例为0.008%。通过分析本文把缸体下平面精铣工废率的质量目标设定为0.1%。并经过分析得出：如果解决了接刀痕工废这个质量问题，就可以使缸体下平面精铣得到大幅度的降低工废率，接刀痕占缸体下平面精铣工废总数的84%。

2.原因分析

本文针对爆口过大的原因，通过头脑风暴法展开了讨论，共列出10条末端因素，并且我们制定了针对上述10个末端因素的要因确认计划。经过现场检查缸体生产线，确认过程如下：夹具的夹紧力为（7+±0.5）MPa，夹紧力不足;辅助支承支撑到位，锁紧力为（8.5±0.5），MPa辅助支承实效;端面跳动量≤0.003mm，径向跳动量为≤0.003mm，主轴跳动大;蝶形弹簧对刀柄的轴向拉紧力≥18kN，刀柄加紧力不足;滚珠丝杠反向间隙为≤0.006mm，滚珠丝杠间隙大;材料硬度为190～2412HBS，材料硬度不合格;对称度≤0.002mm，跳动量≤0.002mm，修光刃安装精度差;表面粗糙度为Ramax≤20μm，进给量偏大，走刀路径不合理。

3、要因确认

检查夹具的夹紧装置压力监控表：符合夹具的夹紧力要求在（7±0.5）MPa，压力显示值为7.1MPa，结论是非要因。而在夹具的辅助支承上，用红丹粉涂抹，再观察从夹具上卸下的工件，得出辅助支承支撑到位，所有辅助支承的支撑点上都有红丹粉的痕迹。检查辅助支承的压力监控表的结论是非要因，液压锁紧力符合夹具辅助支承的锁紧力要求（8.5±0.5）MPa，显示值为8.9MPa。用磁力表架、千分表检测主轴的端面跳动量和径向圆跳动量，得出的结论是非要因，符合机床主轴跳动量的精度要求（≤0.003mm）测量结果为0.0012～0.002mm。用测力仪检测了机床主轴的蝶形弹簧对HSB刀柄的轴向拉紧力，结论是非要因，符合机床主轴对HSK刀柄的轴向拉紧力要求（≥18kN），检测值为36.4kN。用磁力表架和千分表检测机床的X、Y、Z轴滚珠丝杠的反向尖刺，结论是非要因，符合滚珠丝杆的反向间隙精度要求（≤0.006mm），测量结果0.002～0.004mm。用硬度仪抽查了五台缸体的材料硬度，结论是非要因，符合材料硬度的技术要求（190～241HBS），检测结果为213～220HBS。用磁力表架和千分表在铸铁测量平板上检测面铣刀上的四个修光刃的安装精度，结论是非要因，符合铣刀修光刃的安装精度要求，跳动量为0.0018mm，对称度为0.001～0.002mm。  用一只主偏角45?的面铣刀进行刀具试验，拆下原来的主偏角90o的面铣刀，在切削参数不变的情况下，只出现一台接刀痕工废连续加工420台工件，工废率小于QC活动前的工废率，工废率为0.23%，结论是要因。将面铣刀的进给量连续加工420件工件，由原来的2150mm/min降低为1800mm/min，只出现一台接刀痕工废，工废率小于QC活动前，为0.23%，结论是要因。由于原来的进给轨迹是面铣刀要在A区域进行两次的900高速变向，而缸体下平面的接刀痕位置也都集中在A区域中，因此，在变向过程中，形成接刀痕，容易出现过切的现象。本文为了提高修光刃的光整效果，尝试了新的进给路径，通过修改面铣刀的加工程序，让面铣刀在A区域能够有切出、切入工件的过程，消除了接刀痕。结论是要因，连续加工420件工件，在切削参数不变的情况下，没有出现接刀痕工废。

二、降低缸体下平面精铣工加工废率的有效措施

根据上述试验，最终确认导致缸体下平面精铣接刀痕质量问题主要有进给路径不合理、进给量偏大和主偏角偏大引起，针对这些要因，本文提出了一些提高的有效措施。1.为了提高修光刃的光整效果，让面铣刀在A区域能够有切出工件和切入工件的过程，修改面铣刀进给路径的加工程序，系统为SIMENS 840D。2.为了提高切削的平稳性，在铣刀盘进给量不变的情况下，面铣刀的刀齿数由24齿改为28齿，每齿进给量由0.15mm/z减少到0.13mm/z。3.为了争抢刀片的抗振性，面铣刀的径向切削力下降30%，面铣刀的主偏角由90?修改为45?。4.为了使刀具在刀片单价不变的情况下消耗降低50%，可转为刀片的形状由四边形修改为八边形，刀片的切削刃数量增加一倍。

三、降低缸体下平面精铣工加工废率的效果检查

1.效果检查。表面加工质量，接刀痕基本消失，缸体下平面精铣后的表面质量得到了明显的改善。同时缸体下平面精铣的工废率达到了预期设定的质量目标值，由措施实施前的0.45%（1～3月的平均值），下降到了措施是时候的0.075%（6～8月份的平均值）。2.CNC工程师将新铣刀的进给路径、加工参数编写进日常管理《加工程序代码清单》中，并将新铣刀、加工参数编写进工艺文件《刀具布置图》中。最终通过集体的努力，不但节约了刀具的消耗成本，大幅度的降低了缸体下平面精铣的工废率，还提高了产品加工的劳动生产率。同时，还积累了丰富的质量管理和加工技术的经验，通过这次成功的QC活动，为日后的工作打下了牢固的基础。