毫克能技術的加工工藝試驗研究

張秀紅

（中國一拖集團有限公司第三裝配廠，河南洛陽471004）

1 引言

隨著加工技術發展的日新月異，我國機械制造業面臨著嚴峻的挑戰，產品質量和生產效率成為了企業賴以生存發展的重中之重。為了更好地提高零件加工質量及加工效率，降低生產成本，需要我們在完善現有工藝的基礎上，引進并推廣使用全新的加工制造技術，并以此為重要手段提高企業的核心競爭力。長期以來，我廠對表面粗糙度Ra1.6以內的回轉形零件均采取磨削或拋光工藝。無論磨削還是拋光工藝，均生產效率低下，且工人作業環境較為臟亂，其中磨削工藝還存在著成本高、工裝復雜等劣勢。隨著毫克能技術的發展，毫克能表面加工技術為解決以上問題提供了新的工藝手段，本文通過引進毫克能加工設備對合適零件進行了毫克能技術的加工工藝試驗研究，達到了降低零件生產成本并提高生產效率的目的。

2 毫克能技術的加工原理及優勢

毫克能表面加工技術是超聲波表面光整新技術，能使表面粗糙度降低三級。其原理是：利用金屬在常溫狀態下冷塑性的特點，運用超聲波推動工具，以每秒3萬次的高頻率沖擊工件表面，使金屬表面產生壓縮塑性變形，也可以形象地說是利用毫克能將零件的表面熨平；同時在零件表面產生壓應力，提高零件表面的顯微硬度。這樣不僅使輥軸類零件表面達到理想的粗糙度，同時提高了表面顯微硬度。相對于傳統磨削工藝，其主要技術優勢是：（1）零件加工后表面粗糙度最高可達Ra0.2，達到鏡面效果。（2）加工效率高，加工線速度可達50～80m/min，進給量可達0.2～0.5mm/r。（3）加工鋼件時，可將零件表面顯微硬度提高20%左右。（4）提高零件的耐磨性和耐蝕性，可適用于各種軟、硬、粘性材料。（5）環保性好，無砂粒和廢冷卻液產生，功率不足1kW。（6）無需工序周轉，一次裝夾即可完成原車磨工序。（7）基本無刀輔具消耗。

3 毫克能技術的加工工藝試驗

3.1 試驗設備及零件

試驗設備：兩臺數控車床CK6152；試驗材料：灰鑄鐵HT250（硬度為190～240HB）；試驗零件：加工部位及產品要求如圖1所示。

3.2 配置毫克能設備工裝、設計加工工藝

將毫克能加工設備安裝至普通數控車床的刀架上，實現對該回轉零件外輪廓的加工，由于其尺寸加工精度直接取決于車床本身的精度，對試驗用兩臺數控車床CK6152的使用情況、機床精度等進行排查，并恢復機床的正常制造精度，保證其加工精度達到IT6～IT7級。

結合毫克能表面加工技術的工藝性，分析該零件的加工工藝，需將該零件的半精車工序安排在采用毫克能技術的加工設備上，重新設計該零件加工工藝，在安裝毫克能加工設備的前道工序之前，完成所要求的半精工序加工內容，根據毫克能設備調試經驗，在半精工序加工中為后續的精加工留0.02～0.05mm單邊余量即可，在完成半精工序加工內容之后，直接進行毫克能設備操作加工，最終完成零件表面質量處理工藝內容。

圖1 試驗件加工部位及要求

3.3 切削對比試驗（如表1所示）

表1

4 傳統加工工藝與試驗工藝加工成本分析

4.1 傳統工藝消耗情況

根據車間經濟運行分析（車間每月必須進行）得知，其主要加工成本消耗在砂輪及磨削液上，其中砂輪A46L5V35的計劃采購價為600元/盤，每個零件平均消耗為0.16元（600元/盤÷18d/盤÷210件/d=0.16元）。磨削液的計劃采購價為77元/L，每個零件平均消耗為0.204元（77元/L×20L÷36d÷210件/d）。每個金鋼筆的計劃采購價為60元/根，可用28個班，每班105件，每個零件平均消耗為0.02元。

4.2 試驗工藝消耗

毫克能加工設備唯一損耗件為振動頭（約300元/個），每個振動頭的加工距離可達到300m以上，每個零件的加工距離為0.06m，每班加工105件，每48個班（每天2班，約23.8天）需更換振動頭一個，按此計算，每零件平均消費為：300 元÷48 班÷105件/班=0.06 元/件。

表2中，傳統工藝采用兩臺數控車床、兩臺磨床及一臺拋光車床完成零件的外圓、端面加工，每道工序的輔助時間按平均2min/件計算［4］。試驗工藝只使用兩臺數控車床完成零件加工，每道工序的輔助時間按平均同時2min/件計算。設備的維護上，傳統工藝使用設備多，設備故障率高；而試驗工藝節省了三臺設備，相對來說，設備故障率低。但是機床的維修費用屬于機床維護，所以沒有計算在內。

表2 單件成本對比

5 零件加工路線對比

傳統工藝加工路線為：毛坯→CK6150半成品1→CK6150半成品2→MB6132半成品3→CA6150（拋光）成品。零件加工時至少需要5次周轉，尤其是在磨床和拋光車床之間，因需要清理切削液又增多了半成品的周轉次數。周轉過程中，周轉次數越多，每批次周轉需要加裝防磕碰保護套的次數增加，轉運用小車架子等工位器具增多，同時工人勞動強度增大，另外工序越長容易造成工序漏加工內容現象，進而引起產品質量不穩定的因素增多。傳統工藝路線共占用設備4臺，占地面積大。

試驗工藝加工路線為：毛坯→CK6150半成品→CK6150成品。

零件加工時只需3次周轉，零件加工路線縮短了將近1倍，加工路線清晰簡單，容易操作，周轉次數減少，減少了零件的加裝防磕碰保護套的次數及轉運工位器具，降低了工人勞動強度。工藝簡明、易掌握，使工序的產品質量保證能力更強。實驗工藝路線僅占用設備2臺，占地面積小，利于車間管理，同時增大工廠預留發展空間。

6 結語

通過試驗證明，應用“毫克能技術”可以大大提高零件加工質量及加工效率，降低生產成本。通過引進毫克能加工設備進行工藝試驗，能夠推動我廠加工工藝的技術革新，為制造業中應用該項技術建立起實踐基礎達到積累經驗，擴寬工藝思路的效果，在整個行業范圍有著廣泛的推廣及借鑒價值。

［1］ 陳日在.金屬切削原理［M］.北京：機械工業出版社，1993.

［2］ 李華.機械制造技術［M］.北京：機械工業出版社，1997.

［3］ 左敦穩.現代加工技術［M］.北京：北京航空航天大學出版社，2005.