瓦尔特非标倒角铣刀:提升球阀加工效率全面的解决方案

瓦尔特非标倒角铣刀:提升球阀加工效率全面的解决方案

位于图宾根的精密刀具专家瓦尔特，为客户设计了一款玉米铣刀，帮助这家位于莱瑙的RMA管道设备公司优化了高压球阀加工工艺，和之前相比工艺提速40%。位于阀门中心的通孔阀芯是其中的核心部件，其作用是根据需要中断供气/供油管路的介质流动。实心零件的顶部需要用瓦尔特的玉米铣刀铣一个倒角面，从而实现阀芯由“打开”到“关闭”的动作。

现代社会离不开石油和天然气。人们用管路将这些物质从生产厂输送给客户。其中数百万千米长的管道遍及全球。如果要中断介质流动（例如维护工作），“阀门龙头”必须关闭严实。使用高压球阀，就可以临时关闭管路，这种高压球阀正是RMA管道设备公司最重要的产品之一。

在20世纪六十年代末，该公司创立之初只是一家“作坊式”工厂，是其他公司的供应商。随着公司飞速成长，它在20世纪七十年代末开始研制自己的管件，包括球阀。现在，RMA管道设备是世界领先的系统供应商之一，其主营业务包括研制各种油气、水和地区制热用管件、家用供应技术、测量和控制技术，以及根据客户具体要求定制的零件。RMA在全球共有员工约500名，在德国有两家工厂。莱瑙总厂和行政中心共有员工200名。他们在德国凯尔有一个配套工厂，并且在波兰、英国、法国、美国、巴林和俄罗斯分别有一个工厂。

打开龙头

每只球阀的核心部件是中通阀芯，中通阀芯装在一个阀体内，并可在其中转动。但是，用于管线中的这些阀芯尺寸比我们一般用的水龙头的阀芯尺寸大得多。截止球阀的尺寸范围为DN 25～DN 1400毫米。RMA制造车间项目主管Hans-Jürgen Mannβhardt说：“我们的莱瑙总厂制造DN 300以下的产品，凯尔厂制造更大尺寸的产品。”这不仅包括阀芯，还使用阀体生产的压床、总装、涂覆防腐聚氨酯（PU）塑料涂层和最终试漏。RMA的所有高压球阀在出厂后便可随时待命使用。

图1 阀芯在RMA磨削车间磨削处高亮光表面。采用瓦尔特玉米铣刀，可沿槽加工倒角

阀芯必须配合良好

阀芯本身由粗加工过的锻钢制造而成，通过阀芯的流速已经得到认可。在RMA车间里，有30台全自动化的车床和5台加工中心，承担把毛坯件变成成品阀芯的全部任务。除了车削和磨削外，还要制作后续工艺所需要的切口，包括在阀芯上下方的配合。使用对装配很重要的凹槽，让阀芯在阀体内转动，可打开或关闭阀门。相互配合并与阀芯一起插入阀体的塑料件和金属座圈确保封闭严实，无泄漏。在压力高达40bar时，塑料还能起到密封作用，但是超过40巴后，需要使用金属密封件。

图2 DN 300流速的高压球阀视图

于是，在转动时阀芯不会与任何部分发生意外碰撞，在上述配合面的两侧另外铣制一道圆倒角，这就是需要图宾根的瓦尔特刀具专家参与的地方。外径为484毫米的DN 300阀芯在卧式加工中心上的总加工时间为一小时。到现在为止，倒角需要10道工序，加工时间为10分30秒，每侧5分15秒。迄今，该工序采用其他品牌的倒角铣刀完成，该铣刀有三个刀片但只有一组齿。

速度提升，大受欢迎

“我们一直很满意所用刀具的加工性能，但是有一点是我想要更高的效率，也就是是时间。我认为，一道工序超过十分钟确实太长，”Hans-Jürgen Mannβhardt说。“因此，我决定与瓦尔特现场服务人员讨论这个问题。”多年来，德国瓦尔特公司应用工程师Michael Benz一直为RMA提供支持。期间，他在现场提出并实施了多种刀具解决方案，并与客户通力合作。在紧急情况下，他甚至能通宵达旦的工作。讨论后，在下一次拜访期间，他与车间主任Mannβhardt一起花了大量时间，对倒角的加工任务进行书面整理，并拟出了初始解决方案途径大纲：“目的非常明确，就是要达到更高的金属去除率。我们一起直接在机床上进行测量，以便考虑现有的刀杆、刀具尺寸和夹具，并避免轮廓干涉。”在与Hans-Jürgen Mannβhardt进行全面深入交谈后，瓦尔特顾问随后拟出了第一份大纲：一种不采用任何附加接口的整体式刀具，结构尽量紧凑，性能尽可能稳定。Michael Benz说：旧的刀具太长，振动会对性能产生不利影响。”于是，该设计被送往位于法兰克福的瓦尔特本土技术部进行开发。在这里，协同生产部检查了刀具制造的可行性，并确定了刀片座的数量和结构。

图3 金属和塑料座圈能满足高压球阀密性要求

专用玉米铣刀

结果是，倒角铣刀的铣削角度45°，三组铣削刃口和四排刀片(型号为F2001-6515665)，作为定制刀具。“在我的脑海里已经有了玉米铣刀的想法，”Mannβhardt说。“但是，由于阀芯倒角要求的角度原因，这类刀具还不能作为标准型号，只能用作定制解决方案，例如瓦尔特公司目前为我们实施的方案一样。”其性能如何？结果很明显。现在倒角铣削只需4道加工工序，总时间6分30秒（以前是10分30秒），单侧所耗时间为3分15秒（以前是5分15秒）。这相当于时间节省将近40%。

一个最令人印象深刻但瓦尔特员工还不十分满意的结果是：“从我们最初的讨论，直到6周后当RMA开始测试时，起初会发生刀片断裂，令我们倍感头痛。主要问题是选择正确的切削刀具材料，”Benz说，“最后，我们决定采用我们“坚不可摧”的韧性极佳的材质 WSP45S，这种材质是我们解决问题的能手。它验证了瓦尔特团队作为RMA的一个成功案例：刀片断裂再也没有发生过。

图4 瓦尔特倒角玉米铣刀，45°铣削角度定制版

长期合作伙伴关系

“我们与瓦尔特合作25年左右了，我们之间的关系是双赢的伙伴关系，”Hans-Jürgen Mannβhardt说。“我们在合作期间积累的宝贵经验不仅仅在于优质的刀具，而且很大程度上是因为瓦尔特提供的可靠而又以解决方案为导向的服务。如果刀具不好用，特别是卡刀时，瓦尔特总是能第一时间赶到现场帮助解决问题。只需一周半的时间，就能全部排除与新倒角玉米铣刀有关齿的问题。”□

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