圖1 閥芯在RMA磨削車(chē)間磨削處高亮光表面。采用瓦爾特玉米銑刀，可沿槽加工倒角
位于圖賓根的精密刀具專(zhuān)家瓦爾特，為客戶(hù)設(shè)計(jì)了一款玉米銑刀：幫助這家位于萊瑙的RMA管道設(shè)備公司優(yōu)化了高壓球閥加工工藝，和之前相比工藝提速40%。位于閥門(mén)中心的通孔閥芯是其中的核心部件，其作用是根據(jù)需要中斷供氣/供油管路的介質(zhì)流動(dòng)。實(shí)心零件的頂部需要用瓦爾特的玉米銑刀銑一個(gè)倒角面，從而實(shí)現(xiàn)閥芯由“打開(kāi)”到“關(guān)閉”的動(dòng)作。
全面的解決方案
現(xiàn)代社會(huì)離不開(kāi)石油和天然氣。人們用管路將這些物質(zhì)從生產(chǎn)廠輸送給客戶(hù)。其中數(shù)百萬(wàn)千米長(zhǎng)的管道遍及全球。如果要中斷介質(zhì)流動(dòng)（例如維護(hù)工作），“閥門(mén)龍頭”必須關(guān)閉嚴(yán)實(shí)。使用高壓球閥，就可以臨時(shí)關(guān)閉管路，這種高壓球閥正是RMA管道設(shè)備公司最重要的產(chǎn)品之一。
在二十世紀(jì)六十年代末，該公司創(chuàng)立之初只是一家“作坊式”工廠，是其他公司的供應(yīng)商。隨著公司飛速成長(zhǎng)，它在二十世紀(jì)七十年代末開(kāi)始研制自己的管件，包括球閥?，F(xiàn)在，RMA管道設(shè)備是世界領(lǐng)先的系統(tǒng)供應(yīng)商之一，其主營(yíng)業(yè)務(wù)包括研制各種油氣、水和地區(qū)制熱用管件、家用供應(yīng)技術(shù)、測(cè)量和控制技術(shù)以及根據(jù)客戶(hù)具體要求定制的零件。RMA在全球共有員工約500名，在德國(guó)有兩家工廠。萊瑙總廠和行政中心共有員工200名。他們?cè)诘聡?guó)凱爾有一個(gè)配套工廠，并且在波蘭、英國(guó)、法國(guó)、美國(guó)、巴林和俄羅斯分別有一個(gè)工廠。
圖2：DN 300流速的高壓球閥視圖
打開(kāi)龍頭
每只球閥的核心部件是中通閥芯，中通閥芯裝在一個(gè)閥體內(nèi)，并可在其中轉(zhuǎn)動(dòng)。但是，用于管線中的這些閥芯尺寸比我們一般用的水龍頭的閥芯尺寸大得多。截止球閥的尺寸范圍為DN 25~DN 1400毫米。RMA制造車(chē)間項(xiàng)目主管Hans-Jürgen Mannßhardt說(shuō)：“我們的萊瑙總廠制造DN 300以下的產(chǎn)品，凱爾廠制造更大尺寸的產(chǎn)品。”這不僅包括閥芯、還使用閥體生產(chǎn)的壓床、總裝、涂覆防腐聚氨酯（PU）塑料涂層和最終試漏：RMA的所有高壓球閥在出廠后便可隨時(shí)待命使用。
圖3金屬和塑料座圈能滿足高壓球閥密性要求
閥芯必須配合良好
閥芯本身由粗加工過(guò)的鍛鋼制造而成，通過(guò)閥芯的流速已經(jīng)得到認(rèn)可。在RMA車(chē)間里，有30臺(tái)全自動(dòng)化的車(chē)床和5臺(tái)加工中心，承擔(dān)把毛坯件生產(chǎn)成品閥芯的全部任務(wù)。除了車(chē)削和磨削外，還要制作后續(xù)工藝所需要的切口，包括在閥芯上下方的配合。使用對(duì)裝配很重要的凹槽，讓閥芯在閥體內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，可打開(kāi)或關(guān)閉閥門(mén)。相互配合并與閥芯一起插入閥體的塑料件和金屬座圈確保封閉嚴(yán)實(shí)，無(wú)泄漏。在壓力高達(dá)40巴時(shí)，塑料還能起到密封作用，但是超過(guò)40巴后，需要使用金屬密封件。
于是，在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)閥芯不會(huì)與任何部分發(fā)生意外碰撞，在上述配合面的兩側(cè)另外銑制一道圓倒角，這就是需要圖賓根的瓦爾特刀具專(zhuān)家參與的地方。外徑為484毫米的DN 300閥芯在臥式加工中心上的總加工時(shí)間為一小時(shí)。到現(xiàn)在為止，倒角需要10道工序，加工時(shí)間為10分30秒，每側(cè)5分15秒。迄今，該工序采用其他品牌的倒角銑刀完成，該銑刀有三個(gè)刀片但只有一組齒。
圖4：使用馬上開(kāi)始的瓦爾特倒角玉米銑刀（為了方便拍照，加工中心工作臺(tái)朝觀察人員轉(zhuǎn)動(dòng)了一點(diǎn)角度）
速度提升，大受歡迎
“我們一直很滿意所用刀具的加工性能，但是有一點(diǎn)是我想要更高的效率，也就是是時(shí)間。我認(rèn)為，一道工序超過(guò)十分鐘確實(shí)太長(zhǎng)，”Hans-Jürgen Mannßhardt說(shuō)。“因此，我決定與瓦爾特現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)人員討論這個(gè)問(wèn)題。”多年來(lái)，德國(guó)瓦爾特公司應(yīng)用工程師Michael Benz一直為RMA提供支持。期間，他在現(xiàn)場(chǎng)提出并實(shí)施了多種刀具解決方案，并與客戶(hù)通力合作。在緊急情況下，他甚至能通宵達(dá)旦地工作。討論后，奔馳在他下一次拜訪期間，與車(chē)間主任Mannßhardt一起花了大量時(shí)間，對(duì)倒角的加工任務(wù)進(jìn)行書(shū)面整理，并擬出了初始解決方案途徑大綱：“目的非常明確，就是要達(dá)到更高的金屬去除率。我們一起直接在機(jī)床上進(jìn)行測(cè)量，以便考慮現(xiàn)有的刀桿、刀具尺寸和夾具，并避免輪廓干涉。”在與Hans-Jürgen Mannßhardt進(jìn)行全面深入交談后，瓦爾特顧問(wèn)隨后擬出了第一份大綱：一種不采用任何附加接口的整體式刀具，結(jié)構(gòu)盡量緊湊，性能盡可能穩(wěn)定。Michael Benz說(shuō)：舊的刀具太長(zhǎng)，振動(dòng)會(huì)對(duì)性能有不利影響。”于是，該設(shè)計(jì)被送往位于法蘭克福的瓦爾特本土技術(shù)部進(jìn)行開(kāi)發(fā)。在這里，協(xié)同生產(chǎn)部檢查了刀具制造的可行性，并確定了刀片座的數(shù)量和結(jié)構(gòu)。
圖5：瓦爾特倒角玉米銑刀，45°銑削角度定制版，三組銑削刃口和四排刀片（型號(hào)F2001-6515665），側(cè)視圖
專(zhuān)用玉米銑刀
結(jié)果是，倒角銑刀的銑削角度45°，三組銑削刃口和四排刀片(型號(hào)為F2001-6515665)，作為定制刀具。“在我的腦海里已經(jīng)有了玉米銑刀的想法，”Mannßhardt說(shuō)。“但是，由于閥芯倒角要求的角度原因，這類(lèi)刀具還不能作為標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)，只能用作定制解決方案，例如瓦爾特公司目前為我們實(shí)施的方案一樣。”其性能如何？結(jié)果很明顯。現(xiàn)在，倒角銑削只需4道加工工序，總時(shí)間6分30秒（以前是10分30秒），單側(cè)所耗時(shí)間為3分15秒（以前是5分15秒）。這相當(dāng)于時(shí)間節(jié)省將近40%。
圖6：用于倒角銑削的瓦爾特玉米銑刀，定制銑刀--- 帶45°切削角，三組銑削刃口和四排刀片（型號(hào)F2001-6515665），正視圖
圖7：德國(guó)瓦爾特Michael Benz（左）和RMA制造車(chē)間主管Hans-Jürgen Mannßhardt展示閥芯前方的新（左圖）和舊（右圖）的銑削解決方案
一個(gè)最令人印象深刻但瓦爾特員工還不十分滿意的結(jié)果是：“從我們最初的討論，直到6周后當(dāng)RMA開(kāi)始測(cè)試時(shí)，起初會(huì)發(fā)生刀片斷裂，令我們倍感頭痛。主要問(wèn)題是選擇正確的切削刀具材料，”Benz說(shuō)，“最后，我們決定采用我們“堅(jiān)不可摧”的韌性極佳的材質(zhì) WSP45S，這種材質(zhì)是我們解決問(wèn)題的能手。它驗(yàn)證了瓦爾特團(tuán)隊(duì)作為RMA的一個(gè)成功案例：刀片斷裂再也沒(méi)有發(fā)生過(guò)。
圖8： RMA管道設(shè)備公司已組裝和涂裝好的高壓球閥正等待發(fā)貨
長(zhǎng)期合作伙伴關(guān)系
“我們與瓦爾特合作25年左右了，我們之間的關(guān)系是雙贏的伙伴關(guān)系，”Hans-Jürgen Mannßhardt說(shuō)。“我們?cè)诤献髌陂g積累的寶貴經(jīng)驗(yàn)不僅僅在于優(yōu)質(zhì)的刀具，而且很大程度上是因?yàn)橥郀柼靥峁┑目煽慷忠越鉀Q方案為導(dǎo)向的服務(wù)。如果刀具不好用，特別是卡刀時(shí)，瓦爾特總是能第一時(shí)間趕到現(xiàn)場(chǎng)幫助解決問(wèn)題。只需一周半的時(shí)間，就能全部排除與新倒角玉米銑刀有關(guān)齒的問(wèn)題。”■
