<p class="ql-block">普通立式车床一般是用于加工圆盘形零件，可陕西压延设备厂就不信这个邪，在立式车床上车出了非圆盘形零件。</p><p class="ql-block">下面这张照片就是记录了在普通立式车床上加工心形凸轮的情景。</p> <p class="ql-block">记得在上世纪九十年代，我厂已与多家国外著名公司进行合作制造，产品大部分销往国外，其中为日本石川岛播磨（IHI）公司生产的钢卷运输装置产品中，有24件心形凸轮制造具有一定的难度。</p><p class="ql-block">下面是与石川岛播磨（IHI）公司小松先生进行技术交流的现场。</p> <p class="ql-block">心形凸轮材质为42CrMo高强度钢，其形状宛如心形，技术要求整体调质热处理、凸轮外轮廓表面淬火硬度达HRc50以上，淬火深度5mm。如下图：</p> <p class="ql-block">心形凸轮的制造难度有两点：</p><p class="ql-block">一是凸轮的成形加工，二是凸轮的表面淬火。</p><p class="ql-block">我们分别对这两个难点进行了技术攻关。</p><p class="ql-block">一、心形凸轮的成形加工攻关</p><p class="ql-block">心形凸轮的成形加工一般在数控铣镗床上进行，但是陕压厂在上世纪九十年代根本没有数控加工机床，心形凸轮的制造只能采取外协加工的方式。</p><p class="ql-block">于是派人在陕西境内寻找有数控加工设备的厂家，渭南市陕西印刷机器厂有加工该凸轮的数控设备。</p><p class="ql-block">立即派人前往陕西印刷机器厂洽谈凸轮加工事宜，谈完技术相关条款后，在合同价格上遇到了难题。几经讨价还价，最终加工费用谈到4万元一件，24件凸轮光加工费就得96万元，这还不算凸轮毛坯及后期的热处理由我方承担的费用，大大超出产品成本的预算，最终合同没有谈下来。</p><p class="ql-block">古有宋代皇帝赵匡胤曾被“一文钱难倒英雄汉”典故，眼前可不是区区的“一文钱”啊！困难怎能难倒陕压人？我们决定自己攻克这道难关。世上无难事，只要肯钻研！</p><p class="ql-block">经过反复琢磨，当时提出了一个大胆的设想，能否将一米立式车床进行改装，用仿形的方法加工心形凸轮！</p><p class="ql-block">根据作图模拟分析，用仿形法车削心形凸轮时，刀具的前角和后角的变化很大。</p><p class="ql-block">刀具的前角和后角如下图所示:</p> <p class="ql-block">下面是车削心形凸轮的模拟动画</p> <p class="ql-block">从下图两张图可以看出，车削到凸轮这两个位置时，刀具的瞬间前角和后角变化达到极限。</p> <p class="ql-block">为验证在大正前角、大负前角情况下车削的可靠性，我们先在C62车床上进行试验，只有试验成功后才能放心地对车床进行改装。</p><p class="ql-block">为保证刀具具有足够强度，刀具材料选用韧性好硬度高的白钢刀(W18Cr4V)。如下图:</p> <p class="ql-block">试验在一车间小车班进行，试验件的材质和硬度与心形凸轮相同。</p><p class="ql-block">我们先对大正前角刀具进行切削试验，将刀具前角修磨成+30度，大正前角使刀具显得特别锋利，通过试验切削很顺利，没有出现担心的崩刀现象。如下图。</p> <p class="ql-block">然后对大负前角刀具进行试验，将刀具前角修磨成-30度，大负前角刀具切削时，虽然不如大前角刀具锋利，但还是具有一定的切削性能，也没有出现崩刀现象。如下图。</p> <p class="ql-block">在以上两种极限情况下进行切削试验时，刀具没有损坏，大大地坚定了用仿形办法加工凸轮的信心。</p><p class="ql-block">立式车床改装成仿形车床方案如下图所示：</p> <p class="ql-block">该产品冷工艺编制是技术科锻压组的朱保民工程师。</p><p class="ql-block">立式车床改装设计任务交给了技术科工装组的邢光黎工程师，她首先查阅立车资料，并下到一车间了解情况，对一米立式车床的结构及相关参数进行实地测量，然后便正式开展工装设计工作。</p> <p class="ql-block">技术科工装组</p> <p class="ql-block">工装制造由厂工具车间承担，其中仿形模板仍然安排在陕西印刷机器厂外协加工。仿形模板如下图所示：</p> <p class="ql-block">立式车床的改装任务由厂机电修车间和一车间机修组共同完成，改装完的立式车床如下图。</p> <p class="ql-block">下面是立式车床的改装步骤：</p> <p class="ql-block">一切准备就绪，仿形加工试车即将开始，操作工人调整好刀具，启动车床，随着凸轮及仿形模板的旋转，模板导向槽中的导向滚轮带动刀架周期性地往返运动，无数双眼睛注视着随动的车刀，银白色的钢屑欢快地在刀刃下飘落，渐渐成形的凸轮匀速地转动，用她那完美的“心形”向我们宣布：仿形车削试制成功。</p> <p class="ql-block">诚然，随着企业的发展，现在的中冶陕压已装备了大量数控机床，加工这样的凸轮只是小菜一碟，这是后话。</p> <p class="ql-block">二、心形凸轮的表面淬火热处理攻关。</p><p class="ql-block">心形凸轮的加工难题得到完美的解决，凸轮表面淬火热处理的难题又摆在我们面前。</p><p class="ql-block">凸轮表面淬火热处理有两大难点：1、心形凸轮在转动时，凸轮外轮廓表面各点的旋转半径是随时变化的。如何保证淬火感应圈与心形凸轮外轮廓表面距离始终保持一致，并与凸轮外轮廓切线方向始终保持垂直？</p><p class="ql-block">2、心形凸轮在转动时，由于旋转半径的变化，凸轮外轮廓表面相对于淬火感应圈的相对运动线速度也将发生变化。如何保证淬火感应圈沿凸轮外轮廓表面的移动速度始终保持不变？</p><p class="ql-block">技术科热处理组的何天禄工程师、热处理车间主任牛宏堂、车间技术组高建国工程师及电工焦卫国技师攻克了这两大个难题。</p><p class="ql-block">心形凸轮表面淬火的工装设计由技术科工装组梁呈迅负责。</p> <p class="ql-block">如上图所示：将心形凸轮、心形靠模板装在芯轴上，一起吊装在淬火机床卡盘上；</p><p class="ql-block">中频淬火电源、淬火感应圈与靠轮等安装在可随动调节的支承架上，将靠轮与心形模板接触，调节好淬火感应圈与心形凸轮的最佳淬火间隙。</p><p class="ql-block">当淬火机床卡盘转动时，心形靠模板推着靠轮前后随动，保证淬火感应圈与心形凸轮的间隙始终保持一致。</p><p class="ql-block">同时，靠轮通过传动皮带与调速装置连接，对淬火机床卡盘转动速度进行实时调节，使淬火感应圈相对于心形凸轮外轮廓表面移动的线速度始终保持一致。</p><p class="ql-block">经过首台试制，心形凸轮表面淬火的难关终于被突破，达到淬火硬度HRc50以上深度达5mm的技术要求。</p><p class="ql-block">接着剩下的心形凸轮也顺利的完成表面热处理。</p><p class="ql-block">下面是心形凸轮进行表面淬火时的照片</p> <p class="ql-block">日本石川岛播磨（IHI）公司项目经理小松先生再次来到陕压时，对我厂用立式车床加工心形凸轮感到不可思议，出于好奇，特意要求去一车间参观仿形加工心形凸轮的现场，来到一米立式车床前，没有看到仿形装置，让小松先生感到很遗憾，我只能告诉他，凸轮加工完成后，这套仿形装置已拆卸包装入库了，如果下次还有这个项目，可提前通知他前来参观。</p> <p class="ql-block">石川岛播磨总裁一行来陕西压延设备厂</p> <p class="ql-block">在一车间门外留影</p> <p class="ql-block">2021年11月末，我再次回到陕压厂，见到了当年参与心形凸轮制造攻关的部分同志，谈到当年共同攻克难关的日日夜夜，记忆犹新，认为值得珍惜和怀念！</p> <p class="ql-block">出口合同产品的顺利完成，充分反映出陕压人的聪明才智和创新精！神！</p>