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多功能刀具為鉆孔加工賦予創新潛力

時間:2011-06-06 08:46:16 來源:未知
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圖1 在端面上對復雜的內外幾何形狀的粗加工和精加工組合，都是通過鐘形精車削刀具來實現的
圖2 在進行行星式車削時，不會產生通常在圓周銑加工中出現的不光滑表面
圖3 在半開放的殼體倒棱上，180°中斷式走刀的方式對軸系統的穩定性提出很高的要求
圖4 Komet集團的組合刀具，可在一個工序內完成預加工和成品加工
圖5 在四把穩固在端面的轉位式刀片刀具中，有兩把可以借助于微調功能實現µm范圍內的調節
鉆孔刀具的多功能性，意味著可以將實心鉆和擴孔鉆加工以及組合刀具成品加工中的不同工序進行組合。屬于此類工藝的還有銑削加工、擴鏜加工或穿孔加工，以及復雜輪廓和螺紋的加工制造。
Komet集團提供的創新式組合、最新加工工藝和柔性機電系統，能夠減少工藝加工的基本時間和輔助時間，也能夠在加工中心上實現特種機床和車削機床的加工功能。正如實踐所表明的那樣，屬于這方面的內容還有：對工藝過程的整體考察，以及如何將與材料和構件相關的專門加工知識納入其中。
現在看來，除了所使用機床的機械和控制技術特性外，加工過程中如何排除切屑這一問題主要取決于加工手段——即所用刀具的品質如何。最新的技術發展為刀具生產賦予了創新的潛力。
這意味著應用最現代化的刀具，或者將不同的工序集成到一件或盡可能少的刀具上，就可以減少工藝加工的基本時間和輔助時間。新型的切削工藝，如行星式車削或采用更換式的KomTronic-U機電軸系統都有助于通過加工中心實現特種機床和車削機床的各種加工功能。

主剎車缸實例中的加工變通方案

與各種構件要求以及用戶特別要求的機械特性相一致，Komet集團提供了對工藝和刀具進行組合的各種可能性。其中的一個實例就是主剎車缸的加工。一般而言，這種鑄鋁部件要求盡可能地采用不同的刀具和加工手段。
在端面上對復雜的內外幾何形狀的粗加工和精加工可以通過鐘形精車削刀具進行組合(圖1)。進行主鉆孔加工時，雙刃式可換刀片鉆頭KUB Duon以及KUB Centron硬質合金鉆頭都是經常使用的標準刀具。作為可選方案，Komet集團還提供了能在一道工序中完成內孔加工和預鉆孔加工的組合式刀具。

采用加工中心進行車削

為了通過柔性加工中心實現復雜構件的加工，內孔中的輪廓如孔中的槽加工通常都是通過行星式車削來完成的。新技術同時也開拓了其它途徑，即可以借此通過加工中心實現車削加工。
行星式穿孔車削是一種新型工藝。Komet集團早在三年之前就著手研制此項新工藝，現在已經證明這是明智之舉。行星式穿孔車削的原理正好與在車床上進行穿孔車削的原理相反。在車削時，靜止不動的不是刀具，而是工件。刀具在靜止不動的工件上，圍繞著它走出一條由控制器所產生的行星式內插補環行軌道。
因此，在環行軌道上的每一點，刀刃都垂直于缸的切線。所以，在圍繞工件循環期間，刀具自身只有一次圍繞著自軸的旋轉。在進行行星式車削時，不會產生通常在圓周銑加工中出現的不光滑表面。但若單從機床方面來看，這要求相應的機械和控制技術作為前提條件(圖2)。
在某一孔中進行擴鏜加工或穿孔加工的另一種可能性是采用KomTronic-U機電軸系統。該系統由一個復雜的、帶滑板的車端面頭架和一個帶有伺服電動機和螺紋軸的自傳動器組成。其運動線路從機床方面來說是可以自由編程的，并且可以借助于集成式測量系統實現電子監控。此外，可以自動更換的U軸系統還可以在某一加工中心上用于其他的加工工序。

#p#分頁標題#e#NC控制完成復雜的幾何形狀

機電軸系統的柔性也說明灰鑄鐵軸承半殼體加工的情形。通過NC程序的控制，即便是復雜的加工，也無需更換刀具或在三個步驟中進行暫停。先從第一個棱角開始預車削加工，然后加工成由兩個球冠所組成的幾何形狀。這要求在其中心點契合刀具軸。最后，就要進行類似于棱角的加工，來加工半殼體的另外一端。在半開放的殼體倒棱上，180°中斷式走刀的方式對軸系統的穩定性提出很高的要求(圖3)。粗加工是采用陶瓷刀片進行的，其切削速度為700m/min，在切削深度為2mm時進刀0.16mm。隨后，采用多層硬質合金刀片進行精加工。在此，切削290m其進刀為0.12mm，最大切削深度為1.5mm。所要求的Ra值小于1mm，兩個軸承接合面的位置誤差與參照點相比小于0.02mm。這兩方面的要求都得到了滿足。此外，采用叉形刀具使得U軸可以實現快速調節，從而為用戶節省大量的時間和成本，并適應于軸承半殼體的巨大變更要求。在有其他要求的情況下，這極大地縮短了產品投放市場的時間。此外，只采用一種刀具就可以柔性加工各不相同的軸承半殼體，這一點也節省了大量昂貴的成型銑刀。

運用專門的材料和刀具技術

具有高技術含量的另一種形式的創新式多功能刀具，就是用于GJV發動機組中加工水封孔的特種刀具。GJV材料的特殊性能使得切削加工困難重重。對于這樣的要求，Komet集團已經開發出了一種新型的刀具，其預加工和成品加工都在一個工序內完成。在四把穩固于端面的轉位式刀片刀具中，有兩把可以借助于微調功能實現微米級的調節。轉位式刀片上的導向棱角，可縮小刀具由于大切削力和鑄鐵材料位置誤差而產生的偏差。采用其他的轉位式刀片，可以加工出一個包括棱角在內的所屬平面(圖4和圖5)。如今，這樣的刀具已被運用在批量生產之中，其切削參數為Vc=120m/min和Vf=340mm/min。這樣的進刀特性明顯優于GG加工中所使用的刀具。此外，只需兩個工序就可達到質量要求。從經濟的角度來看，按50m標準切削行程計算，雖然技術成本昂貴的刀具需要耗費將近五倍的購買成本，但是可明顯降低加工水封孔所需的整體成本。
對載重汽車制造商來說，成本節省主要在起始階段。此時采用這些刀具來加工GJV和GG混合的發動機組可節省約65%。隨著GJV比例增加，成本的節約更加明顯。在上述計算中，還沒有考慮使用期限已經提高了3倍。刀片折斷的事件此后再也沒有發生過，進一步說明了工藝過程的安全性有所提高。