近年來,長城公司轎車發(fā)動機(jī)廠采用世界著名機(jī)床廠家的高速、高效加工中心組建了3條柔性機(jī)加生產(chǎn)線,與世界著名刀具廠家美國肯納公司一起,結(jié)合所加工的產(chǎn)品精心選擇刀具,正在努力實現(xiàn)高速高效切削。
(1)使用KSCM-AluMill面銑刀:
在缸體和缸蓋生產(chǎn)線,我們將肯納KSCM-AluMill面銑刀用于鋁合金缸體和缸蓋的平面銑削加工。此刀具由鋼制刀盤和鋁制刀體組成,在保證足夠剛性的前提下減輕了重量,而且雙金屬結(jié)構(gòu)也減少了加工振動。該刀具具有高金屬去除率、低加工毛刺及高加工效率等特點,非常適用于高速切削。KSCM-AluMill面銑刀有5種形式的刀夾,不同刀夾相互搭配用于粗銑和精銑,可達(dá)到不同的表面粗糙度,也可同時安裝粗銑和精銑刀夾,粗精加工一次完成,縮短加工時間,提高工作效率。 實際加工中我們選用了適用于加工低硅鋁合金,具有高耐磨性、高壽命的KD1415和KD1420兩種PCD切削材料刀夾。KD1415刀片硬度較高,適于加工余量均勻,硬度一致的表面,因此將其用于缸體、缸蓋上下和前后表面的精加工;KD1420刀夾,刀片韌性較好,適用于余量不均勻,硬度不一致的表面,將其用于粗加工。精加工后,缸體、缸蓋上下面、前后面等大平面的平面度誤差最大不大于0.02mm,最小達(dá)到0.0034mm,平均平面度誤差不大于0.01mm,表面粗糙度低于Ra0.8,加工節(jié)拍滿足要求。KSCM-AluMill面銑刀更換刀夾時,僅做軸向調(diào)整,不需要徑向調(diào)整,具有調(diào)整方便、調(diào)整時間短和調(diào)整精度高的特點,在長城公司實際使用時實現(xiàn)了軸向調(diào)整偏差不大于0.003mm,使切削負(fù)荷均勻分布到每個刀齒上,有效地延長了刀具壽命。經(jīng)幾個月的試加工,KSCM-AluMill面銑刀鋁合金加工效果良好。 僅舉缸體頂、底面精銑為例,頂面精銑刀盤Φ100、Z12(9個精銑刀夾、3個修光刀夾),修光量0.008+0.002mm,整體焊接PCD刀片;加工參數(shù):V=2500m/min,fz=0.12mm/z,Vf=11.5m/min;精銑后實測試件,表面粗糙度Ra0.8,平面度誤差<0.004,節(jié)拍滿足要求。底面精銑刀盤Φ200、Z24(18個精銑刀夾,6個修光刀夾),加工參數(shù):V=2500m/min,fz=0.12mm/z,Vf=14.3m/min;加工后實測試件,表面粗糙度Ra0.8,平面度<0.004mm,節(jié)拍滿足要求。
(2)復(fù)合加工刀具:
復(fù)合加工是提高加工效率的一個非常有效的手段,幾個加工內(nèi)容用一把刀在一次加工中完成,減少了換刀次數(shù),節(jié)約了輔助時間,提高了生產(chǎn)效率。階梯鉆是最簡單也是最常見的一種復(fù)合加工刀具,帶倒角刃的鉆頭就是最簡單的階梯鉆。在缸體、缸蓋孔系加工中,孔口需要倒角的鉆孔加工都選用了這種簡易階梯鉆,取得了良好的效果。例如,肯納直槽180°頂角TX階梯鉆頭,鉆孔時徑向力幾乎為零,4條直線刃帶沿圓周對稱分布,導(dǎo)向性好,兼具修光作用,使鉆孔的直線度和位置度得到大幅提高。缸體和缸蓋孔系加工中,選用的另一種復(fù)合鉆頭是圓周均布3個切削刃的TF鉆頭,它鉆芯比二刃鉆頭厚、強(qiáng)度高,彌補(bǔ)了硬質(zhì)合金韌性差的弱點;刀尖前端特殊形狀,可自動定心,不需加工中心孔;切削刃多使每轉(zhuǎn)進(jìn)給量增大(切鋁時可達(dá)20m/min),強(qiáng)度高,可進(jìn)行高速切削(切鋁時最高可達(dá)1000m/min),從而大幅度縮短了加工時間,提高了加工效率,尤其適于深孔加工,尺寸精度最高可達(dá)H9,位置精度最高可達(dá)±11μm,粗糙度Rz20~25。 在長城曲軸生產(chǎn)線,選用了肯納整體硬質(zhì)合金SE階梯鉆頭,與普通高速鋼鉆頭相比有更高的鉆孔圓度,高速鋼鉆頭的鉆孔圓度最高可達(dá)到20μm,而SE鉆頭的鉆孔圓度僅為前者的1/5。按照這一鉆孔形狀精度,我們完全可以考慮免去擴(kuò)孔這一工序,在某種場合,甚至可以替代要求不高的鉸孔(譬如擠壓螺紋的螺紋底孔)。這種鉆頭的特點是橫刃修磨的較短,可減少軸向力近50%;鉆芯附近前角為正值,因此切削刃更鋒利;槽形為拋物線型,鉆芯厚度更大,鉆頭強(qiáng)度更高、剛性更強(qiáng);有兩個噴油冷卻孔,冷卻條件好;圓弧形切削刃和排屑槽型布置合理,便于切屑斷裂成小塊順利排出。該鉆頭用于曲軸前后端鉆孔,效果良好。
(3)精密孔加工刀具:
現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展對孔的尺寸精度、幾何形狀及表面粗糙度提出了更高的要求,尤其是汽車工業(yè),即要求高精度又要求大批量,因而迫切需要高效率的精密孔加工刀具。金剛石鉸刀正是適應(yīng)這種需要而發(fā)展起來的一種精密刀具。在缸蓋生產(chǎn)線導(dǎo)管和座圈底孔等工位,使用了肯納多刃整體焊接PCD鉸刀;缸體缸蓋定位孔的精加工,使用了肯納Bencere分體式可轉(zhuǎn)位PCD鉸刀,實現(xiàn)了高速高效切削,充分發(fā)揮了高速加工中心的性能,大大提高了加工效率,F(xiàn)場實際抽測部分產(chǎn)品?8、?10和?13三組孔,尺寸變動范圍在0.014之內(nèi),尺寸精度最大誤差不到公差的60%,平均誤差小于0.005mm,孔的表面粗糙度<Ra0.8。 缸體曲軸孔精加工和缸蓋凸輪軸孔精加工使用了肯納 BencereQUATTRO-CUT刀具,4刃可轉(zhuǎn)位刀片安裝在高精度鋸齒狀刀窩中,尺寸精度控制在μ級。與傳統(tǒng)分體式可轉(zhuǎn)位刀具相比,QUATTRO-CUT刀具只需調(diào)整刀片徑向高度,不需要調(diào)整刀片背錐,縮短了調(diào)整時間。按抽測記錄,精鏜曲軸孔。尺寸精度加工誤差<0.018mm,同軸度誤差<0.016mm,最小誤差僅0.0021mm,粗糙度<Ra1.6;精鏜凸輪軸孔,同軸度誤差<0.007,最小誤差為0.0014mm,圓度誤差<0.002mm,位置度誤差<0.063,最小誤差為0.0148mm,尺寸精度偏差<0.018mm,最小偏差為0.0044mm。兩組孔的加工都能滿足節(jié)拍要求,試加工至今已累計生產(chǎn)幾百件,效果良好。
(4)缸孔和曲軸加工刀具:
長城公司缸體生產(chǎn)線上的缸體,缸孔鑲鑄鑄鐵缸套,缸孔粗加工是大余量的鑄鐵加工,需要刀具有高的強(qiáng)度和韌性,經(jīng)仔細(xì)斟酌使用了肯納Fix-Perfect刀具。Fix-Perfect刀具系統(tǒng)是一個不同正負(fù)角組合的產(chǎn)品系列,其特點在于:刀片負(fù)的徑向前角和正的軸向前角,正的軸向前角減