摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)缸頭螺紋加工問題的解決

    摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)的缸頭加工，難度主要集中在座圈精切、凸輪軸孔精鏜等工序。一條缸頭線上的單臺(tái)設(shè)備運(yùn)行時(shí)間不能超過80s。其螺紋主要是M6的盲孔，深度一般為14mm，螺紋加工雖然簡單(就是用絲錐進(jìn)行高速攻絲加工)，但其加工的可靠性、高效性，也會(huì)對(duì)整條生產(chǎn)線的運(yùn)行帶來很大的影響。

    摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)缸頭的材料是AC4B或AC4B-S(日本JIS標(biāo)準(zhǔn)，相當(dāng)于國內(nèi)的ZAlSi8Cu1Mg)，鑄造后經(jīng)T7熱處理。

我公司最早從日本鈴木引進(jìn)的生產(chǎn)線中，對(duì)缸頭的M6螺紋加工均采用螺旋槽長柄機(jī)用絲錐進(jìn)行高速同步攻絲(用加工中心實(shí)現(xiàn))。后續(xù)新建的其它品種缸頭生產(chǎn)線也就繼續(xù)采用此工藝。絲錐品種系采用OSG公司的長柄螺旋槽絲錐(其品種代號(hào)：EX-LT-SFT M6x1x100 OH2)，絲錐的切削錐長度為2.5P、刃長24mm，全長100mm。用BIG的高精度彈簧夾頭刀柄夾持，切削速度22m/min(1200r/min)，乳化液充分冷卻(濃度4%~6%)，用加工中心實(shí)現(xiàn)剛性同步攻絲，攻絲前底孔在同臺(tái)設(shè)備上用整體合金鉆頭做出。在長期的大批量生產(chǎn)中，每年均會(huì)出現(xiàn)絲錐折斷的情況，嚴(yán)重時(shí)，一批絲錐在不同的生產(chǎn)線都會(huì)出現(xiàn)連續(xù)折斷。由于大批量對(duì)螺紋孔均是采用抽檢的方式，同時(shí)，一道工序上會(huì)加工很多螺紋孔，因此，絲錐折斷的情況，對(duì)生產(chǎn)線的質(zhì)量控制和班產(chǎn)量的完成都帶來較大的影響。絲錐的總體平均壽命也不高(一般加工5000孔就必須進(jìn)行刀具更換了)。

    對(duì)此現(xiàn)象，我們現(xiàn)場調(diào)整了加工參數(shù)，降低了攻絲速度(750r/min、14m/min)，增加了乳化液的濃度，繼續(xù)對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)進(jìn)行跟蹤，發(fā)現(xiàn)沒有明顯的改善，絲錐仍然有折斷現(xiàn)象出現(xiàn)。

    日本OSG公司也多次派出技術(shù)人員，協(xié)助我們一起分析此問題。同時(shí)，我們也將出現(xiàn)折斷情況的絲錐批次，返回日本OSG公司總部進(jìn)行詳盡的刀具材質(zhì)、制造工藝過程等分析，沒有發(fā)現(xiàn)明顯的異常，其硬度、材質(zhì)、熱處理金相組織均正常。

    對(duì)因絲錐折斷而報(bào)廢的缸頭，從折斷螺紋孔軸線方向破開工作，發(fā)現(xiàn)大部分絲錐折斷的產(chǎn)品均在絲錐與校正齒之間的部位出現(xiàn)嚴(yán)重的切屑堆積現(xiàn)象。這說明，用螺旋槽絲錐加工時(shí)，鋁合金的切屑排出狀況不良。在高速攻絲的情況下，切屑來不及排出而形成堆積，同時(shí)外部冷卻的乳化液也會(huì)被堵住進(jìn)入不了絲錐的切削錐部位，從而更加劇了切屑堆積現(xiàn)象，當(dāng)堆積的切屑體積超過絲錐容屑槽的一定幅度(切屑可以一定程度的壓縮)時(shí)，加工絲錐所承受的扭矩會(huì)急劇增大，超過絲錐截面的承受能力，從而出現(xiàn)折斷情況。

    據(jù)此，日本OSG公司也建議我公司不使用普通的螺旋槽絲錐品種，他們可以針對(duì)我公司此情況進(jìn)行專門的絲錐設(shè)計(jì)，但是要求一次性訂貨的絲錐批量較大，這不符合我公司批量成本控制原則。

   經(jīng)過仔細(xì)分析日本OSG公司的絲錐樣本，發(fā)現(xiàn)該公司的EX-DC-HT絲錐品種可能會(huì)滿足我們大批量生產(chǎn)對(duì)絲錐的安全生產(chǎn)要求。該品種是短柄直槽系列，精度等級(jí)為OH3，比螺旋槽絲錐的OH2精度等級(jí)的中徑公差帶偏上0.02mm，這樣會(huì)延長絲錐的使用壽命。該絲錐的容屑槽形針對(duì)鑄件的切屑形成特性進(jìn)行過優(yōu)化；絲錐表面進(jìn)行了氮化處理，降低了絲錐容屑槽與鋁合金切屑之間的摩擦系數(shù)，更加有利于切屑的順暢排出。惟一不足的是該品種沒有長柄系列，這樣就要求生產(chǎn)線的工藝和刀具夾持系統(tǒng)進(jìn)行改動(dòng)，方可滿足某些部位缸頭產(chǎn)品加工的需要。另外，這個(gè)品種也是OSG公司的標(biāo)準(zhǔn)庫存品，長期使用的成本也比較低。

    經(jīng)與日本OSG公司聯(lián)系，對(duì)方也同意提供樣品試用。在我們修改了工藝，滿足使用短柄絲錐避開干涉的情況之后，對(duì)日本OSG公司提供的絲錐樣品進(jìn)行了試用。試用結(jié)果證實(shí)了當(dāng)初的設(shè)想，取得了明顯的效果，解決了困惑部門多年的M6螺紋孔加工絲錐折斷的問題。在7條缸頭線全部推廣應(yīng)用的過程中，沒有出現(xiàn)一例絲錐折斷的情況。絲錐的壽命也從原來的5000孔逐步提高到了15000孔。目前我們將絲錐的強(qiáng)制更換壽命設(shè)定為12000孔，以確保生產(chǎn)線的安全運(yùn)轉(zhuǎn)。

    但是，該絲錐品種沒有長柄系列，始終是個(gè)遺憾。對(duì)于某些特殊部位，短柄絲錐因?yàn)楦缮媲闆r而沒有辦法使用，還只能繼續(xù)用長柄螺旋槽絲錐進(jìn)行加工，只是我們將絲錐的壽命設(shè)得很低了，以盡可能的減少絲錐折斷的可能。

    這次解決缸頭的M6螺紋孔攻絲的絲錐折斷問題，前后歷時(shí)近一年的時(shí)間，期間也多次深入地跟日本OSG公司技術(shù)人員進(jìn)行了絲錐制造技術(shù)、使用技術(shù)方面的溝通，感慨頗多。高速鋼絲錐，作為一個(gè)早已經(jīng)有國家標(biāo)準(zhǔn)的刀具品種，但是目前國內(nèi)的專業(yè)刀具廠商仍然對(duì)此不夠重視，覺得攻絲是一個(gè)很簡單的事情。曾經(jīng)有一位國內(nèi)刀具廠商的技術(shù)人員來與我們溝通，他們覺得不可理解，絲錐折斷了，換一個(gè)不就行了嗎？有必要如此大動(dòng)干戈地解決嗎？在我們還局限于作坊式的小批生產(chǎn)方式中，或許折斷一個(gè)絲錐確實(shí)不是什么問題，操作員工馬上更換一支就可以繼續(xù)生產(chǎn)了。但是作為大批量的連續(xù)生產(chǎn)線，一個(gè)員工要看管4臺(tái)甚至更多的設(shè)備，一個(gè)工位的加工節(jié)拍只有短短的幾十秒鐘，那么安全生產(chǎn)是至關(guān)重要的，否則將會(huì)引起整個(gè)生產(chǎn)線的停滯，導(dǎo)致非常嚴(yán)重的后果。而作為絲錐制造工藝來看，應(yīng)該是非常成熟的了，但是國產(chǎn)絲錐的質(zhì)量相比進(jìn)口絲錐還是存在很大的差距，這也就是國內(nèi)絲錐為什么只能賣幾塊錢一支，而進(jìn)口一支OSG絲錐，起碼都是幾十塊錢。

    筆者作為曾經(jīng)的刀具制造行業(yè)的人員，對(duì)此感到非常困惑，國內(nèi)的工藝水平明明可以達(dá)到制造OSG絲錐的質(zhì)量水平，但是卻鮮見國內(nèi)企業(yè)朝這個(gè)方面努力，大家都在低水平上制造大量的廉價(jià)絲錐。短期來看，這確實(shí)可以取得明顯的效益，但是企業(yè)的長期發(fā)展后勁卻不知如何了。