風機二級齒套插齒工藝改進

陳迪+孫亞利+鄭華

摘 要 風機二級齒套是風電增速箱里的關鍵部件，該零件內齒齒數52牙，齒寬150mm，由工變分廠承制插內齒工序。因其齒數多、齒寬較長而且精度等級要求高的特殊性質，在插齒工序中，一把插齒刀僅能加工6只零件就需要磨刀，經過刃磨后的插齒刀精度下降，再加工零件時已不能完全滿足零件的精度要求，要達到圖紙上的精度則需要另換新刀，刀具消耗過大。為了改變現狀，本文通過對現在使用的工藝進行分析改進，將原插齒工序分為粗插和精插兩道，并使用不同的刀具來加工，從而達到降低刀具消耗且滿足零件精度要求的目的。

關鍵詞 風機二級齒套；刀具消耗；工藝改進；粗插；精插；零件精度

中圖分類號 F40 文獻標識碼 A 文章編號 2095-6363（2017）06-0040-02

1 基本加工要素

1.1 零件參數

風機二級齒套是風電增速箱里的關鍵部件，它的加工質量對于整個產品有著重要作用。該零件由工變分廠承制插內齒工序，零件參數如下：圖號FZ2000FD-09-102，具體結構見圖1，齒形參數見圖2，材料：31CrMoV9。

1.2 插齒刀簡介

目前所用的插齒刀均為涂層插齒刀。涂層刀具是指在強度和韌性較好的硬質合金或高速鋼（HSS）基體表面上，利用氣相沉積方法涂覆一薄層耐磨性好的難溶金屬或非金屬化合物（也可涂覆在陶瓷、金剛石和立方氮化硼等超硬材料刀片上）而獲得的。涂層作為一個化學屏障和熱屏障，涂層刀具的構成減少了刀具與工件間的擴散和化學反應，從而減少刀具磨損。

本道插齒工序所采用的插齒刀是m5、α20°、Z20的碗型插齒刀，刀具圖號為W2000D-713。該刀具為TiAlN涂層插齒刀，與普通涂層插齒刀相比較具有更好的化學穩定性和抗氧化磨損性，且壽命較普通涂層的插齒刀提高3—4倍。

1.3 插齒機參數

本工序采用的設備型號為YKS5180數控插齒機。具體參數見表1。

2 工序加工

2.1 工藝流程

2.2 刀具消耗

按此流程進行插內齒加工，因其齒數52牙，齒寬長150mm，經過統計一把新插齒刀在加工6只零件后，刀具磨損，需進行磨刀工序，使用刃磨后的刀具再次加工，零件齒形超差，因此，加工6只零件后必須使用新刀具。

2016年該零件共加工54只，需要刀具數：54只÷6只/把= 9把刀具。

每把刀具單價2 100元，所需刀具總額：9把×2 100元/把=18 900元。

3 工藝改進

按照上述流程進行加工，為滿足零件精度要求，需要消耗大量刀具，不利于生產成本的管理，也不符合精益生產的理念。為了貫徹落實降本增效活動，對此項目進行工藝攻關，以達到在滿足零件精度要求的條件下，降低刀具消耗的目的。

3.1 改進后的工藝流程

通過對原插齒工藝進行分析，結合實際生產情況，提出將插齒工序分為粗插和精插兩道工序，粗插工序因為余量較多，使用刃磨后的刀具加工，精插工序因為要保證零件精度，使用新刀具加工，具體流程如下：

3.2 工藝改進后的刀具消耗

因精插工序余量較少只有2mm，對刀具損耗比較小。據統計，一把新刀具在精插45只零件后刀具磨損，需要刃磨，刃磨后的刀具精度下降，用于粗插工序。

2016年該零件共加工54只，需要刀具數：

54只÷45只/把=1.2把（化整為2把） （1）

所需金額：2把×2 100元/把 =4 200元 （2）

3.3 工藝改進后的成本差額

由式（1）和式（2）可以看出，當插齒工藝分為粗插工序和精插工序并使用不同的刀具后，加工54只同樣的零件所用刀具減少了7把，刀具成本降低18 900元-4 200元=14 700元，降低率為77.78%。

4 工藝改進在其他零件上的應用

插齒工藝改進方案，在風機二級齒套零件上的使用，已經取得了很好的效果，而我們分廠內與之相似的零件還有很多，如果能將此種方案擴展開來并應用在實際生產中，將會大大減少生產成本，從而達到降本增效的目的。為了驗證該方案的通用性，選取了兩個品種的零件進行方案改進和實際加工，驗證內容如下：

1）另一種風電增速箱風機齒套：圖號FZXR2000-09-102，2016年共加工86只零件，插齒刀圖號：S2000D-712，單價3 180元/把；具體參數見表2。

2）垂直變漿風機齒圈：圖號34000697和34000700，模數6，齒數分別是73牙和78牙，齒寬45mm和75mm，齒形精度等級6級，采用上述方法加工內齒，使得加工出的零件滿足圖面6級精度要求。

這幾種零件的試驗結果表明：分粗插和精插工序的插齒方案具有工藝通用性，可以應用在相似零件的加工上。

5 結論

綜上所述，這種分粗插和精插工序的插齒工藝改進方案，不論是從刀具成本、刀具壽命還是零件精度等方面來說，都取得了很好的效果。它在其他零件上的驗證情況也說明了該方案的工藝通用性和工藝合理性，并且在實際生產中體現了它的經濟價值，總結起來，有以下幾點：

1）將插齒工序分粗插和精插兩道工序，可以有效減少刀具數量，降低刀具消耗，與改進前相比較，可以使刀具成本總額降低77.78%。

2）分粗插和精插工序后，對于新刀具來說，由于加工余量減少，使得刀具在使用過程中磨損減小，從而減少磨刀次數，提高刀具壽命。

3）未磨損的刀具齒形精度高，使得零件加工可以滿足圖紙精度要求。

4）該方案具有工藝指導意義，為后續相似零件提供模版，將此種改進應用到更多的零件中去，真正達到降本增效的目的。

參考文獻

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