刀具的创新方法与实践

cpkf

向改革创新的老前辈、我们的楷模桂育鹏致以崇高的敬意！

并希望桂老的文章能给坛里的朋友有所帮助或启示！


　

桂育鹏　男　 北京市技术交流站副总工程师。1956年、1959年两次获全国先进生产者称号。1952年起，先后实现技术革新三百多项，改进刀具一百五十多项。在科研单位协助下，设计研究制出八十多种新型刀具，其中定位环式可转位面铣刀和水雾化粉末高速钢刀具，填补了国内空白。1970年入清华大学精密仪器系进修。
============================================================================================

以下是桂老的全文：

　刀具的创新方法与实践

　我从事金属切削的生产和科研实践50余年，曾先后提出2300多项合理化建议，完成和实施500多项技术革新和创造发明，刀具创新占300多项。有多项获市科技成果奖，全国优秀新产品金龙奖，省市优质产品奖。其中有10项刀具技术获国家专利权，曾参加北京市和全国发明展览会，并荣获金、银、铜四块奖牌和证书。
    有人问：“你搞了那么多的创造发明，有什么诀窍和方法?”，归纳起来，就是八个字：“刻苦、勤思、自信、拼搏”。我认为刀具创新最重要的三件事是：首先，学习现代切削加工基本理论和掌握最新信息；第二，学好用好辩证法、优选法、创造学；第三，紧密结合生产科研中的重点难点进行有效的创新实践。才能不断地提高自主创新开发能力，少走弯路多出成果。
    下面就以我的切身实践体会，例举车削、铣削、孔加工的实例具体说明：
    一、认识刀具创新和创新方法的重要性(辩证法+优选法+创造学)。切削加工中机床与刀具这对矛盾，为什么要突出抓刀具创新?古人云：“工欲善其事，必先利其器。”大家知道老虎很厉害很有威力，就因为它有锋利的牙齿!刀具是机床的“牙齿”，先进的机床必须配置相应的先进刀具这个“牙齿”，才能发挥应有的作用和威力!刀具又是“牛鼻子”，往往抓住了刀具创新这个“牛鼻子”，生产上许许多多薄弱环节和技术关键才能迎刃而解。 近20年来，由于数控机床、数控系统、刀具材料，涂层技术有了很大发展，达到了新水平，加上刀具结构的不断创新，使切削加工进入了高速切削(高速加工)的新阶段，其主要特征是切削速度及进给量比常规提高5～10倍。目前我国已成为制造大国，但还不是制造强国。我国机械制造的高科技水平，加工工艺水平，平均劳动生产率还很低，高性能高精度刀具还大量进口等等，解决这个问题的根本途径是加快高素质创新人才的培养和提高行业的自主创新开发能力。 刀具创新最具有普遍意义的方法，就是用辨证法指导应用优选法和创造学改革刀具。如加工不同工件材料，机床条件，选择不同的刀具牌号，刀具几何角度(见表一、表二)，槽型，刀具结构，选择不同的切削用量、加工程序等等，优选法可以帮助我们快捷地找到合理的参数，达到立杆见影的效果。而创造学可以帮助我们找到更科学更合理的创新方案。只有提高对刀具重要性的认识，加大对刀具的投入和创新力度，才能有效的提高劳动生产率和企业的经济效益，国外企业家常说的：“企业的红利在刀刃上。”
    二、75°大切深综合强力车刀(模仿技法+组合技法)第一次尝到革新的甜头是在1952年，当时厂里推广高速切削法，推广苏联的科列索夫车刀。我使用的是一台皮带车床，人称“老牛车，老爷机床”，过去干活凭年青有力气，只知笨干，日久天长累得腰痛腿酸，还完不成任务。有一次，我偷偷地学磨了一把科列索夫车刀，在机床上一试，嘟!嘟!的震动很厉害，大伙把我围了起来，有人问：“这是什么刀?”，我说：“科列索夫车刀”，大家议论纷纷，“这哪是科列索夫车刀?简直是哆哩哆嗦夫车刀!”，“咱这八国联军时代的机床都跳起舞来了，还学先进呢!别费劲啦!”党支部书记过来给我解了围，他说：“失败是成功之母，有志者事竟成。”车间主任也对我说：“不能光知道傻干，还要动脑筋想办法呀!”。

图1 75°大切深综合强力车刀

    以后我走路吃饭都在想：为什么不行?老师傅的一句话给我启发很大，他说：“你这科列索夫车刀还不如我这偏刀大翅好使呢!”在皮带车床上不震动又能吃大刀，而科列索夫车刀车刀主偏角小径向力大，前角小切削费力，但有修光刃刀尖强度高，加工表面质量好。我想为什么不能把这两种刀合在一起呢?!结果改成一把综合式大切深强力车刀(见图1)，既能吃大刀又能走刀快，切削过程平稳，使生产效率提高2～6倍，十天的活三天就完成了。以后在C620车床使用，其切深可达20～25毫米，进给量达0.15～0.25毫米。现在想起来，这把刀的改进过程，就是创造学的模仿技法和组合技法。 通过这次实践，使我认识到：学习任何先进经验不能生搬硬套，要结合我国的现有实际才能凑效。同时还要学会体、脑结合，苦、巧结合，要把刺耳的话，当成动力，坚定信心，一定会成功的。
     三、高速梯形螺纹车刀(智力激励法)1954年有一次组织参观苏联青年访华团的高速切削能手奇基列夫，他表演硬质合金刀具高速挑梯形螺纹丝扛，螺距6毫米，主轴转速开到了1200转/分，使我大吃一惊!我们都是老牛车十几转/分，用的是高速钢刀具，从来没见过这样高的速度，跟玩似的不到10分钟干1根。但刀子不断屑很不安全，我问：“能否使切屑断开?”他说：“最好的办法是用钩子钩铁屑。”当时厂里搞阀门丝杠的同工种竞赛，一班只干2根，丝杠长又有跟刀架，如刀子不断屑更不安全了，也无法工作。我决心突破这一关键，翻阅了很多书，磨了一把台阶式断屑槽的梯形螺纹车刀(见图2)，一试结果成功了，20分钟干1根(原来是4个小时干1根)。这件事使我悟出了学习别人的经验就像接力赛一样，接过棒子发挥自己的主动创造性，想办法超过对方。这个办法是在别人经验的启发下再创新，创造学上是属于智力激励法。

图2　台阶式高速梯形螺纹车刀

    50年代团市委和市总工会领导很重视，曾两次组织过“北京市先进刀具推广队”我都参加了，我第一次认识倪志福，他表演倪志福钻头，我表演高速挑梯形螺纹丝杠和高速强力大走刀切削。到北京起重机器厂推广时我看到汽车吊丝杠很多，我和厂里青年革新能手李昌安，荀志刚研究，用2000转/分干的很成功，凭着年青胆大手急眼快，表演起来很精彩，大伙看着很过瘾，不断地喊：“再来一次，再来一次”。非常受欢迎，大家学习的劲头很足，也交了不少朋友。1956年我第一次参加了全国劳模大会。
     四、深锥孔加工(智力激励法+联想技法)：1960年我国遇到自然灾害暂时困难，当时厂里试制印刷机用的铸板机的关键零件铅锅，其深锥孔加工技术不过关，形成“拦路虎”，有四年之久整机不能出厂。这项攻关任务交给了我，并组成了攻关小组。我们请教了当时厂里的苏联专家萨扎诺夫，问：“在苏联是如何加工的?”答：“我们还没有解决这个问题，是从德国进口的。”问：“能否组织大家攻关解决?”答：“我们都解决不了，你们还能够解决?”以后厂里又派一位工程师去德国，学做了一把螺旋锥铰刀铰孔，结果也没有达到图纸设计要求，以后苏联专家也撤走了。 现在“不靠天、不靠地、不靠神仙和皇帝”，只能靠我们自己的力量和志气啦!我们召开诸葛亮会，请大家出主意想办法，这实际上是创造学的智力激励法。深锥孔加工四道工序：钻孔(采用“风冷式内排屑深孔钻”见图3)、扩孔、镗锥孔、铰锥孔，关键在铰孔这道工序。有的说：“改铰刀强力吹风嘴，有的说“改铰刀结构和角度，有的说：改大头车磨锥孔，还有的说玩笑话：“砍的不如镟的园，铰的不如磨的光。”这个磨是珩磨，这句话对我启发很大，但珩磨深锥孔还没有先例，我和大家一样，走路、吃饭都在想攻关。

图3　风冷式内排屑深孔钻

    有一天我骑车到城里图书馆找资料，路过广渠门铁道爬坡时，边骑车边还在想攻关，突然路口落杆，火车一声长鸣，使我产生了创造灵感，这实际上是创造学的联想技法。斜坡绕地球旋转就是一个锥体，如果这个锥体上开三道槽，槽内装上滑块和油石，装进孔内，像火车皮沿火车道往复运动，锥体做旋转运动不就可以衍磨出锥孔表面吗?有了这个灵感心里特别高兴，我赶紧调转自行车跑回家，连夜绘出“深锥孔珩磨工具”图纸(见图4)，第二天一早跟大伙儿商量，齐动手加工珩磨工具零件改装专用珩磨机床，不到一周终于加工出合格的锥孔。

图4　深锥孔珩磨工具

    通过这次攻关成功，使我认识到，依靠集体的力量和智慧，没有战胜不了的困难，同时要善于集中群众的智慧，得到启发，从而找出解决办法。
    五、45°粗精两用可转位面铣刀(组合技法) 1979年我参加了全国总工会组织的，以王崇伦为团长的“中国工人访日代表团”，在日本参观访问开阔了眼界，学到了许多先进经验。回国后结合国情搞出13种新型刀具，其中一种“45°粗精两用可转位面铣刀”，就是根据日本的两种铣刀组合而成的，在创造学上叫组合技法。粗齿主编角为45°，刀尖强度高可进行大走刀铣削，精齿刮光刀片刃倾角特别大，为30°～45°，有锯切作用，切削过程平稳，精齿结构为单齿可调式，首先微调刮光刃比粗齿的突出量为0.03～0.05毫米，再微调刮光刃的平行度，其制造工艺性好，调整方便。 在上海召开的“全国29个省市刀具交流会上进行表演，创造了当时国内走刀是1250～3200毫米/分(日本为1000～3000毫米/分)的新纪录。还有一次在福建省刀具交流活动中、加工福建三明工程机械厂的长齿条，使原来走刀量只有20毫米/分，提高到2000毫米/分，提高切削效率100倍!受到省委书记和厂领导的高度赞扬。工人对这把刀爱不释手，看他们最需要这把刀，我就送给了他们……。 以后又改进成大刃倾角三阶梯式精面铣刀，成为正式产品。
     六、Ø800三面刃曲轴铣刀(等值交换法)重庆汽车发动机厂，生产汽车发动机曲轴，曾在1962年引进德国一台专用的曲轴铣床，两把Ø800铣刀同时加工两个拐，6个拐只用20分钟就完成了，效率相当高。但是铣刀使用10年了，已失去原有的精度，无法修复，加上该厂产品更新换代改美国康明斯发动机，体积小，出力大，曲轴尺寸有变化，原来铣刀也不能使用。
    该厂曾与德国厂家联系购买新刀，德国厂家表示：机床和刀具是配套的，买刀必须买机床，否则就不卖。该厂又在国内几个大工具厂求援，结果却因为铣刀精度高，结构复杂，无法承接。该厂厂长很着急希望我承接。我看到Ø800直径其端跳精度才0.02毫米，径跳0.03～0.05毫米，100个刀片都是机夹可转位结构的，确实很先进。我国的现在机床精度无法达到。我用了三个月的时间，搞出了10几种方案，最后请厂里选定，厂里选定配磨垫的方案，就是把刀体精度无法加工的难度转移到刀垫上，刀槽测出的精度误差用刀垫精度来补偿，从而保证了Ø800三面刃曲轴铣刀综合装配精度(见图5)。
    这个办法在创造学叫等值交换法。几年后铣刀精度失去时，只要更换新的配 磨垫即可恢复原有精度，这是德国铣刀无法做到的。

图5 配磨垫式三面刃曲轴铣刀

[ 本帖最后由 cpkf 于 2009-7-20 00:09 编辑 ]

忘记了

好帖子，我做个标记顶起来！回复占个坑，有空回来看这个帖子，好帖子 ！！！

duanyz

看不懂图，可惜了！

新人玩表

好帖子，要好好看看

老油条

business

激情燃烧的岁月！

cpkf

原帖由 冬天里的郭蝈 于 2009-8-21 20:16 发表
好，前几次居然没看

呵，希望对你有些帮助

小淘气

学习了,有的还看不懂,收藏了,有机会慢慢看

冬天里的郭蝈

好，前几次居然没看

s_for

牛人~

YOUHUO

:em26:

vr6070

好文章

cpkf

原帖由 黄百山 于 2009-7-21 19:59 发表
感觉长长地舒了一口气,有如暑天吃冰西瓜,爽.爽,爽

:em15:

cpkf

原帖由 free-fly-h3 于 2009-7-21 19:31 发表
好东西，谢谢楼主分享。:em26: :em26: :em26:

:em00:

cpkf

原帖由 锁の匠 于 2009-7-21 08:46 发表
哇靠，收藏了。谢谢楼主

:em00:

qcs0726

做个标记 收藏

黄百山

感觉长长地舒了一口气,有如暑天吃冰西瓜,爽.爽,爽

free-fly-h3

好东西，谢谢楼主分享。:em26: :em26: :em26:

锁の匠

哇靠，收藏了。谢谢楼主

cpkf

原帖由 饥骨如柴 于 2009-7-20 21:19 发表
好长呀~密密麻麻的 看起累

我也这感觉。我遇到这样的资料时，一般是先粗略的看一遍，认为以后有用，就保存起来，用得着时再翻出来琢磨