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第二百二十七章:精密度的代价

    十一月底的武陵山,第一场雪来得毫无征兆。不是那种诗意的、缓缓飘落的雪花,而是山里特有的、被狂风卷挟着的雪粒子,噼里啪啦砸在车间的铁皮屋顶上,像无数细小的锤子在敲打。一夜之间,山谷就白了。

    三号车间里却热气蒸腾。不是暖气,是那台新安装的数控磨床散热风扇吹出来的热风——为了加工德国订单的涡轮盘榫槽拉刀,“701”厂咬紧牙关,用刚收到的武汉订单预付款,加上省工办特批的技改资金,从上海买来了这台二手瑞士斯图特磨床。

    机器是七十年代中期的产品,在国内已经是顶尖水平,但面对德国图纸上0.003毫米的精度要求,依然显得力不从心。

    “问题出在温度补偿。”小陈盯着计算机屏幕上的温度场云图,眉头紧锁,“这台磨床的设计工作环境是20±1摄氏度。咱们车间冬天最多能保证15度,夏天最高能到28度。温差13度,主轴的热伸长就能达到0.002毫米——刚好把精度余量吃光。”

    他说的是“热伸长”——机床主轴在运转中会产生热量,温度升高导致金属膨胀,主轴实际长度会变长。在精密加工中,这是致命的误差来源。高端的机床会配备主动温控系统,把主轴温度稳定在0.1度以内。但这台二手斯图特,只有最简单的风扇冷却。

    王有才蹲在磨床旁边,耳朵贴近主轴箱。他不懂什么“热伸长”,但他听得懂机器的声音。“主轴前轴承的预紧力,调得不对。”他直起身,“声音发‘空’,说明轴承有游隙。温度一高,游隙更大,主轴就会晃。”

    “能调吗?”谢继远问。

    “能调,但需要专用工具。”王有才走到工具柜前,翻出一个自制的、形状怪异的扳手,“我以前修过类似的瑞士磨床。这种轴承的锁紧螺母是反牙的,而且有角度预紧要求——拧紧后再回退15度,然后用止动片锁定。咱们厂里的标准扳手,使不上劲。”

    他演示了一下。那个自制的扳手卡在螺母的专用槽里,严丝合缝。“这是我当年用废的锉刀改的。就这一把。”

    一把扳手,意味着调整一次主轴轴承,最少需要半天时间——拆卸防护罩、松开锁紧装置、测量游隙、调整预紧、重新装配、检测精度……而且这半天里,磨床不能干任何活。

    德国订单的交货期是四个月,但第一批五把拉刀的试制,计划是两个月内完成第一把,然后用这把的经验优化工艺,再生产剩下四把。时间本来就不宽裕。

    “先调。”谢继远拍板,“精度是底线。时间不够,就加班。”

    调整工作从上午九点开始。王有才带着两个徒弟,拆开磨床的主轴箱。里面密密麻麻的轴承、齿轮、密封圈,像一座微缩的钢铁城市。瑞士人的设计极其紧凑,每个零件的公差都以微米计,装配时需要专用工装和恒温环境——这些,“701”都没有。

    他们有的,是王有才那双能在黑暗中摸出0.01毫米误差的手。

    “这里,”王有才指着轴承外圈的一个位置,“有0.5丝的凸起。应该是上次大修时装配不到位,硬压进去的。不磨掉,轴承永远装不匀。”

    “丝”是老师傅们的行话,1丝等于0.01毫米。0.5丝,约等于一根头发丝直径的十分之一。

    “怎么磨?”徒弟问。这么小的量,砂轮一碰就超了。

    王有才没说话。他从工具箱里拿出一小块天然油石——不是磨刀的那种,是更细腻的、专门用来修研精密面的玛瑙油石。蘸上机油,用拇指和食指捏着,在轴承外圈那个位置,以几乎看不见的幅度,轻轻研磨。

    动作之轻,之缓,像在抚摸婴儿的脸颊。车间里其他机床的轰鸣成了背景音,所有人的目光都聚焦在那一点上。时间被拉长了,每一秒都清晰可感。

    十分钟,二十分钟……王有才的额头渗出细密的汗珠,但手稳得像被焊住了。终于,他停下来,用煤油清洗表面,对着光看。

    “平了。”他宣布。

    继续装配。调整预紧力时,王有才不用力矩扳手——那东西的精度只能到5%,对于需要0.1牛·米级控制的预紧力来说,太粗糙。他用的是一个更原始但更精准的方法:手感。

    锁紧螺母拧到指定位置后,他握住主轴,轻轻转动,感受轴承的阻力。“还差一点。”他再拧五度角——大约相当于螺母前进0.03毫米。再试,“过了。”回退两度。

    如此反复,直到他点头:“好了。”

    这时已经是下午三点。主轴箱重新装好,开机试运行。小陈用激光位移传感器监测主轴端部的径向跳动:0.0015毫米。比调整前的0.003毫米,提升了一倍。

    但温度问题依然没有解决。磨床运行半小时后,主轴温度从15度上升到22度,热伸长达到0.001毫米。虽然还在允许范围内,但已经吃掉了三分之一的精度余量。

    “得给主轴‘穿衣服’。”王有才提出一个土办法,“做一套循环水冷套,包在主轴箱外面。用厂里那台老冰水机供冷水,把温度控制在18到20度之间。”

    这是一个大胆的想法。给精密机床的主轴加装外置冷却,可能引入振动,可能影响刚性,可能……有很多“可能”。但没有别的选择。

    冰水机是七十年代初的产品,原本用于实验室,后来闲置了。技术科的人花了一晚上把它修好,但流量控制不稳,水温波动±2度。

    “得改。”王有才看着那台老机器,“加个缓冲水箱,再做个简单的温控阀——不用电子的,用机械的。热胀冷缩的原理,铜棒温度高了会伸长,推动阀门关小水流。”

    又是土办法。但往往是最有效的办法。

    缓冲水箱用废弃的氧气瓶改造,温控阀用汽车节温器的原理改装。王有才带着钳工班,干到半夜十二点。车间里灯火通明,雪花在窗外飞舞,里面的温度却因为持续工作的人体和机器,维持在十几度。

    凌晨一点,简易水冷系统安装完成。开机测试。主轴温度稳定在19±0.5度,热伸长控制在0.0003毫米以内。

    “成了。”小陈看着数据,长长舒了一口气。

    但代价是明显的:为了这0.003毫米的精度,他们用掉了一天半时间,动用了全厂最好的钳工,改造了一台闲置设备,还让磨床在此期间完全停产。

    而这,只是为加工第一把拉刀做准备。真正的加工,还没开始。

    第一把拉刀的毛坯是十二月五号到的。德国克劳斯公司用航空快件寄来的,三根棒料,每根长300毫米,直径Φ20毫米。材料牌号是德国标准的1.2709,相当于国内的高强度模具钢,但添加了特殊的钴和钒元素,硬度高,韧性好,但也极其难加工。

    随材料寄来的,还有一份详细的工艺指导——不是强制要求,是建议。德文的,附带英文翻译。小陈连夜翻译成中文,第二天一早贴在磨床旁边的看板上。

    建议的核心是:粗磨用金刚石砂轮,精磨用立方氮化硼砂轮,所有工序必须在恒温20±0.5度的环境下进行,每磨削0.01毫米就要检测一次尺寸和形状误差,累计误差超过0.002毫米就必须报废重来。

    “报废重来”四个字,像达摩克利斯之剑悬在头顶。材料是德国提供的,但每根成本至少一千马克,按当时的汇率,相当于两千人民币——是“701”厂一个工人两年的工资。

    “先试磨。”谢继远说,“不用正式材料,用咱们厂类似的国产料,走一遍全过程。摸清砂轮损耗规律、温度影响规律、还有……人的疲劳规律。”

    试磨从十二月七号开始。用的是一根库存的Cr12MoV国产模具钢,硬度接近,但韧性差一些。王有才亲自操作磨床——不是他手艺最好,而是他对机床的状态最敏感,能在问题出现的第一时间察觉。

    粗磨顺利。金刚石砂轮以0.02毫米的切深,一层层剥掉材料。火花是金红色的,连续均匀,说明切削状态稳定。一个上午,毛坯直径从Φ20磨到Φ18,留出2毫米的余量给精磨。

    问题出现在午饭后。

    精磨换上了立方氮化硼砂轮——这是厂里花外汇从香港买的,一片就要八百元,只有三片。砂轮转速提到每分钟三千转,进给速度降到每分钟5毫米。第一刀,切深0.005毫米。

    砂轮接触工件时,发出一种高频的、尖锐的“嘶嘶”声,像毒蛇吐信。这是正常的声音,立方氮化硼砂轮的特性。但磨了十分钟后,声音变了——变得沉闷,偶尔有“咔”的轻微爆裂声。

    “停!”王有才按下急停。

    拆下砂轮检查。边缘处,有极细微的崩缺。不是肉眼能看见的,要用二十倍放大镜才能发现。

    “砂轮质量有问题。”王有才判断,“颗粒不均匀,有硬点。磨高硬度材料时,硬点先崩了。”

    三片砂轮,废了一片。还剩两片。

    “继续。”谢继远说,“记录下砂轮寿命。这是宝贵的数据。”

    第二片砂轮换上。这次,王有才调整了参数:切深降到0.003毫米,进给速度降到3毫米每分钟。磨削声音变得平稳,但效率也降了一半。

    下午四点,精磨完成第一面。检测结果:直径Φ17.005毫米,圆柱度0.0015毫米,表面粗糙度Ra0.5。全部达标,甚至略优于德国要求。

    但用了六个小时,只完成了单面精磨。而拉刀有六个刃面,每个面都需要同样的精度。按这个速度,一把拉刀的精磨就需要三十六小时,还不包括中间的检测、调整、砂轮更换时间。

    更严重的是,第二片砂轮在完成这个面后,磨损已经达到预期寿命的百分之四十。照此推算,一片砂轮最多完成两个刃面。五把拉刀,三十个刃面,需要十五片砂轮——而他们总共只有三片,已经废了一片。

    “得想办法延长砂轮寿命。”技术科长老周连夜翻资料,“立方氮化硼砂轮的寿命,主要取决于磨削液的清洁度和冷却效果。咱们用的普通乳化液,里面有杂质,会加速砂轮堵塞。”

    “换磨削液。”谢继远说,“用航空煤油。”

    “煤油?”所有人都愣住了。

    “对。我在资料上看过,苏联加工高硬度材料时,有时用煤油做磨削液。清洁,冷却效果好,而且便宜。”谢继远顿了顿,“但煤油易燃,车间里要严禁明火,所有电器要防爆改装。”

    又是一项改造。为了安全,他们用铁皮焊了一个封闭的磨削液循环系统,加了防爆泵,所有接线都换成防爆型。这又用掉一天时间。

    十二月十号,第三片砂轮装上,磨削液换成航空煤油。效果立竿见影:磨削声音变得更加平稳,砂轮磨损明显减慢。一个下午,完成了两个刃面的精磨,砂轮磨损只有百分之二十。

    但新的问题出现了:煤油挥发的气味刺鼻,长时间吸入会头晕。工人们不得不轮流操作,每人最多连续工作两小时就要换人。

    王有才不轮换。他说自己习惯了各种气味,能坚持。但到了晚上八点,谢继远强行把他拉下操作台——老工人的脸色已经发白,手在微微发抖。

    “你不要命了?”谢继远难得发火。

    “砂轮的状态我熟,换人又要重新找手感。”王有才说,“耽误时间。”

    “耽误时间总比出人命强。”谢继远把他按在椅子上,“你休息,我上。”

    “您不会……”

    “不会可以学。你在我旁边指导。”

    于是,深夜的车间里出现了这样一幕:谢继远——这个干了三十年管理的厂长,站在磨床操作台前,在王有才的指导下,进行着精度要求0.003毫米的精磨。他的手不如老师傅稳,但他学得快,更重要的是,他有王有才没有的东西——对数据的敏感。

    小陈在电脑前实时监测:进给速度的微小波动、主轴功率的变化、振动频谱的特征……这些数据,谢继远能看懂,并能据此调整操作。比如,当振动频谱在某个频率出现尖峰时,他会降低进给速度;当主轴功率突然上升时,他会把砂轮退出一点,检查是否有堵塞。

    这是一种奇特的配合:王有才的经验,加上谢继远对数据的理解,加上小陈的技术支持。三代人,三种知识体系,在一台二手磨床上,为了一把刀的精度,拧成了一股绳。

    十二月十五号凌晨三点,第一把试制拉刀完成。

    不是德国订单要求的正式刀,是那根国产料试制的样品。但精度完全按照德国标准:六个刃面的直径误差小于0.002毫米,各刃面之间的角度误差小于0.01度,表面粗糙度全部达到Ra0.4以下。

    检测数据出来时,车间里没有人欢呼。太累了,累到没有力气欢呼。工人们或坐或靠,眼睛里都是血丝,但眼神亮得惊人。

    王有才坐在磨床边的小凳上,手里握着那把刚下线的拉刀。刀身在日光灯下泛着冷冽的青灰色光泽,刃口在放大镜下看,是一条笔直得让人心悸的线。

    “值了。”他只说了两个字。

    谢继远站在窗前,看着外面漆黑的夜。雪已经停了,月光照在积雪上,反射出清冷的光。远处武陵山的轮廓,在月光下像沉睡的巨兽。

    他想起了父亲笔记本里的另一句话:“精密度的追求,本质是对人的极限的挑战。不是机器的极限,是人的耐心、专注、毅力的极限。”

    现在,他理解了。0.003毫米的精度,背后是温度控制系统的改造,是砂轮寿命的搏斗,是煤油气味中的坚守,是三代人知识体系的融合。这不是简单的加工,这是一场战斗——对抗材料的任性,对抗机器的局限,对抗环境的恶劣,对抗人的疲劳。

    而他们,打赢了第一场。

    天快亮了。东方的天际泛起鱼肚白。新的一天,新的战斗又要开始——用正式材料,加工第一把交付给德国的拉刀。

    路还长。但第一座山,翻过去了。

    谢继远转过身,对车间里的人说:“都回去休息。明天上午九点,正式开工。目标:二十天,完成第一把正式刀。”

    没有人应声。但每个人都站起来,走向更衣室。脚步有些踉跄,但脊梁是挺直的。

    月光透过车间的窗户,照在那台二手磨床上,照在那把试制的拉刀上,照在那些沾满油污但依然可靠的工具上。

    精密度有代价。但有些东西,值得付出代价。
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