在試制小批量生產(chǎn)條件下模塊化刀具系統(tǒng)的應(yīng)用

1、在試制小批量生產(chǎn)條件下模塊化刀具系統(tǒng)的應(yīng)用    摘要：在試制及模塊化刀具系統(tǒng)的實(shí)踐研究基礎(chǔ)上，本文對(duì)模塊化刀具系統(tǒng)的種類、原理、性能進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析與介紹，闡述了該系統(tǒng)在試制小批量生產(chǎn)中的優(yōu)勢(shì)，并對(duì)該系統(tǒng)的管理和正確應(yīng)用做了探討。關(guān)鍵詞：模塊化刀具系統(tǒng) 采購(gòu)成本 刀具管理 生產(chǎn)周期 引言    長(zhǎng)期以來(lái)，對(duì)新產(chǎn)品的試制程序通常是試制部門拿到產(chǎn)品圖紙后制定生產(chǎn)工藝，根據(jù)工藝要求提出刀具采購(gòu)計(jì)劃，刀具采購(gòu)員按照計(jì)劃與刀具供應(yīng)商聯(lián)系采購(gòu)。刀具供應(yīng)商設(shè)計(jì)刀具圖紙后經(jīng)用戶技術(shù)人員會(huì)簽

2、確認(rèn)后投入生產(chǎn)，這一過(guò)程通常需要46周時(shí)間。而刀具供應(yīng)商制造刀具的周期通常也要46周，加上新刀具調(diào)試合格還要2周時(shí)間，如果刀具出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題返修或重新制造則時(shí)間會(huì)更長(zhǎng)?？傊?，新產(chǎn)品的制造周期至少要4個(gè)月以上。    伴隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的激烈，我國(guó)工業(yè)企業(yè)為了生存和發(fā)展正在大幅提高企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力,許多企業(yè)自主研發(fā)進(jìn)程大大加快，新產(chǎn)品試制的頻次逐漸增多，生產(chǎn)制造周期越來(lái)越短，產(chǎn)品質(zhì)量越來(lái)越高。同時(shí)，作為試制單位，往往用過(guò)的刀具試制結(jié)束后就不再使用，造成大量刀具積壓，面對(duì)新產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和規(guī)格尺寸的變化，又要求新增與之相適應(yīng)的配套刀具。這不但增加了刀具采購(gòu)的成本，造成

3、不必要的刀具閑置，也增加了刀具管理的難度。這在客觀上對(duì)生產(chǎn)試制部門提出了挑戰(zhàn)，如何適應(yīng)生產(chǎn)要求，快速，高質(zhì)量地向市場(chǎng)推出有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品，是每一個(gè)生產(chǎn)管理者必須要面對(duì)的問(wèn)題。 1 模塊化刀具系統(tǒng)簡(jiǎn)述1.1定義：    所謂模塊化刀具系統(tǒng)即指刀具可以由2件或2件以上的模塊按一定的連接方式組合成一套能完成一定的切削功能的刀具，刀具供應(yīng)商已將模塊標(biāo)準(zhǔn)化，系列化，用戶可以根據(jù)不同的要求在一定的范圍內(nèi)變換組合，獲得不同的刀具尺寸與規(guī)格。1.2目前常用的模塊化刀具系統(tǒng)：（1）圓柱芯軸定位+鍵傳遞扭矩模塊系統(tǒng)   

4、60;圓柱芯軸定位+鍵傳遞扭矩模塊系統(tǒng)示意圖如圖1所示。1 圖1 圓柱芯軸定位+鍵傳遞扭矩模塊系統(tǒng)示意圖         接口規(guī)格：有50，63，80三種（數(shù)字為刀柄外徑，單位為mm）。    結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：圓柱外圓與內(nèi)孔配合,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制造，成本低，定心精度差，在制造精度高時(shí)也可達(dá)到很高的定位精度，完全滿足使用要求，但重復(fù)定位精度低。模塊用螺栓從后部將兩件把緊，安裝簡(jiǎn)便牢固?？挎I傳遞動(dòng)力，有內(nèi)冷通過(guò)。   

5、0;選用原則：刀柄拆裝不頻繁，用戶有能力可以自己根據(jù)需要改裝或自制刀柄與之匹配。加工精度要求不高的場(chǎng)合。（2）圓柱芯軸定位+滑動(dòng)銷拉緊并傳遞扭矩的模塊系統(tǒng)    圓柱芯軸定位+滑動(dòng)銷拉緊并傳遞扭矩的模塊系統(tǒng)其示意圖如圖2所示。   圖2圓柱芯軸定位+滑動(dòng)銷拉緊并傳遞扭矩的模塊系統(tǒng)示意圖 圖3滑動(dòng)銷在螺釘擰緊力的作用下孔壁變形的示意圖      結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，成本低，定心精度優(yōu)于圓柱芯軸定位+鍵傳遞扭矩模塊系統(tǒng)。因?yàn)樵跀Q緊力的作用下孔會(huì)微量變

6、形，這樣既消除配合間隙又實(shí)現(xiàn)自定心。由于此模塊系統(tǒng)拉緊受錐面配在扭矩作用下產(chǎn)生的兩模塊拉緊的附加軸向力，同時(shí)此結(jié)構(gòu)為前部安裝，拆裝方便。但此結(jié)構(gòu)拉緊調(diào)整的規(guī)律不易掌握，平衡性稍差，由于零件較多且兩側(cè)均為螺紋配合件，松動(dòng)傾向明顯，特別在斷續(xù)切削情況下更是如此?；瑒?dòng)銷與擰緊螺釘為易損零件，應(yīng)時(shí)常檢查并對(duì)磨損或變形的零件及時(shí)更換，當(dāng)該零件出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)刀柄會(huì)喪失其應(yīng)有的剛性和精度。若刀柄意外損傷可能出現(xiàn)不易拆卸的情況?；瑒?dòng)銷在螺釘擰緊力的作用下孔壁變形情況如圖3所示。    選用原則：適用于模塊數(shù)量少，拆裝次數(shù)少，切削力小的輕加工場(chǎng)合。（3）短圓錐定位+鍵傳遞扭矩

7、的模塊系統(tǒng)    短圓錐定位+鍵傳遞扭矩的模塊系統(tǒng)示意圖如圖4所示。  圖4短圓錐定位+鍵傳遞扭矩的模塊系統(tǒng)示意圖      接口規(guī)格：有25，32，40，50，63，80（數(shù)字為接柄外元尺寸，單位為mm）。    結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但制造難度加大，由于錐體與錐孔裝配后應(yīng)有微量過(guò)盈，而此時(shí)刀柄兩端面剛好接觸并產(chǎn)生一定的接觸應(yīng)力?？紤]到刀柄的互換性，這就要求刀柄接口的制造精度非常高。屬過(guò)定位配合。此結(jié)構(gòu)為后拉式把緊，中心冷卻。受力后錐孔

8、孔口變形量較大，造成刀柄錐面接觸應(yīng)力分布不均，反復(fù)裝拆使重復(fù)定位精度下降。（4）三棱短圓錐模塊系統(tǒng)CAPTO    CAPTO外形圖如圖5所示。   圖5CAPTO外形圖 圖6受力后接口應(yīng)力圖      接口規(guī)格：有32，40，50，63，80，107（數(shù)字為接柄外元尺寸，單位為mm）。    結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：特殊的三棱結(jié)構(gòu)，制造工藝復(fù)雜，沒(méi)有傳動(dòng)鍵，靠多邊形非圓結(jié)構(gòu)傳遞動(dòng)力。故刀柄結(jié)構(gòu)緊湊，剛性好。剛性由于此結(jié)構(gòu)錐面過(guò)盈

9、配合，端面和錐面均有接觸應(yīng)力存在，故刀桿連接剛性加強(qiáng)。定心精度特殊的三角形結(jié)構(gòu)使其在回轉(zhuǎn)中心圓周均勻分布（間隔120度）相等的向心力，在受力情況下配合面圓周變形相互抵消，故定心精度高。重復(fù)定位精度在傳遞動(dòng)力時(shí)內(nèi)錐面三面受力均勻，接觸面積大，所受應(yīng)力小，頻繁更換產(chǎn)生的磨損也很小，故重復(fù)定位精度高。連接精度制造精度高，連接3-4件后其前端徑跳小于0.01。此結(jié)構(gòu)在受力情況下的應(yīng)力分布圖如圖6所示。 2 模塊化刀柄在生產(chǎn)中的實(shí)際應(yīng)用2.1鏜削刀具模塊化（1）刀具接口形式    對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)的缸體和缸蓋加工，高精度的孔加工是其中最主要的加工內(nèi)容

10、。如凸輪軸孔，曲軸孔，汽缸孔，定位孔等。針對(duì)試制產(chǎn)品孔類規(guī)格尺寸變化較大的特點(diǎn)，我們選用結(jié)構(gòu)先進(jìn)，規(guī)格種類齊全的CAPTO 三棱短圓錐接口形式的模塊鏜刀。（2）刀具規(guī)格范圍    精鏜刀直徑規(guī)格從3270，長(zhǎng)度從3倍長(zhǎng)徑比到7倍長(zhǎng)徑比（大于4倍長(zhǎng)徑比通常采用減振模塊刀柄），粗鏜刀直徑規(guī)格從23190長(zhǎng)度的范圍基本和精鏜刀一樣也達(dá)到37倍長(zhǎng)徑比。（3）應(yīng)用效果    任意組合隨著我們庫(kù)存模塊刀具品種的不斷完善，很好的解決了新產(chǎn)品試制中的孔加工刀具短缺問(wèn)題。既減少了刀具成本又縮短了產(chǎn)品生產(chǎn)周期。對(duì)于超長(zhǎng)的凸輪軸孔和曲軸孔（長(zhǎng)徑比超過(guò)7倍），通常采用掉頭鏜削利用機(jī)床精度保證孔的同軸度控制在0.03以內(nèi)。    以鏜代鉸有了模塊式鏜刀后，我們?cè)阢q孔中以鏜代鉸，對(duì)于孔表面精度要求低于Ra0.8，尺寸精度低于6級(jí)的孔,完全達(dá)到精度要求又提高了孔的位置度與直線度。同時(shí)又不犧牲加工效率,因?yàn)閷?duì)于涂層刀片,其切削速度是鉸削的3倍以上。