伊斯卡缸体刀具加工解决方案(附图)



商悦传媒   2019-05-13 07:14

导读: 中国机械工业联合会机经网发布时间:2014-10-10 14:06:25 来源:金属加工在线单位:伊斯卡刀具国际贸易(上...

  中国机械工业联合会机经网发布时间:2014-10-10 14:06:25 来源:金属加工在线单位:伊斯卡刀具国际贸易(上海)有

  随着装备制造、航空航天、能源等行业的快速发展,开始大量使用难加工材料,并出现了许多特殊或具有较高加工难度的零部件,这就对刀具企业提出了更高的产品及服务要求。能否更多的占据市场份额,不但要看各个刀具厂家的刀具质量、价格以及技术服务,而且还要看其针对用户需求能否提供高效的解决方案,这是现在和将来刀具生产企业能够服务制造业用户的关键所在。本文以以色列系的伊斯卡为例,系统地介绍了其为汽车发动机缸体加工提供的刀具解决方案。

  【编者按】随着装备制造、航空航天、能源等行业的快速发展,开始大量使用难加工材料,并出现了许多特殊或具有较高加工难度的零部件,这就对刀具企业提出了更高的产品及服务要求。对于各国刀具企业,其产品都各具特色,并且已经形成了几大派系,主要有:山特维克系,包括山特维克可乐满、山高、瓦尔特等;美系,包括肯纳金属、威迪亚、Star等;欧系,包括玛帕、Guehring、EMUGE等;日系,包括三菱金属、住友、泰珂洛、日立、京瓷、黛杰等;以色列系,包括伊斯卡、英格索尔、瓦格斯等;中国系,包括株洲钻石切削刀具、郑钻、厦门金鹭、株洲华锐切削刀具等。能否更多的占据市场份额,不但要看各个刀具厂家的刀具质量、价格以及技术服务,而且还要看其针对用户需求能否提供高效的解决方案,这是现在和将来刀具生产企业能够服务制造业用户的关键所在。本文以以色列系的伊斯卡为例,系统地介绍了其为汽车发动机缸体加工提供的刀具解决方案。

  发动机是汽车的心脏,缸体是发动机的关键基础件之一。缸体的制造精度,包括尺寸精度、几何公差和表面粗糙度等,对发动机的性能至关重要。缸体的铣削加工逐渐采用数控高速加工中心替代传统的专机生产线,这就对刀具的专用性提出了越来越严格的要求。

  缸体各面的加工非常重要,因此选择合适的刀具对加工效率和成本控制起关键作用。重要的面有上下大面、前后端面、瓦盖结合面、止推面等,这些面的质量直接影响缸体的质量,有很严格的公差要求,一般需要粗加工甚至精加工,可在加工中心,以及专用机床上加工。缸体作为发动机的一个重要部件,材料大致可以分为灰铸铁、蠕墨铸铁(CGI)和铸铝。

  此刀盘采用有12个切削刃的HNCF0905系列的刀片,使用此刀具粗加工缸体上顶面,每刃可加工1 200件,其寿命和性价比尤其突出。

  S865刀盘夹持带8个切削刃的铣刀片,主偏角为65°,用于铸铁加工时可有效减少毛刺及崩边。铣刀形成轴向正前角切削,显著地降低切削力和机床功率消耗,最大背吃刀量达8mm。双面HELIDO刀片经济性极佳,可大大降低每个切削刃的成本。螺旋刃口设计可降低切入工件时的切削抗力,2mm的底部修光刃的设计可提高加工表面质量。

  3)当余量(ap)3mm时,推荐采用陶瓷刀片或者PCBN刀片进行高速粗铣加工,如图2所示。

  1)在机床设备刚性比较强的情况下(即主要传统机械主轴),推荐使用镜面铣刀6FBB、6FEE系列,还有VFBN和VFEN系列。

  镜面铣刀6FBB、6FEE系列刀盘夹持YCE系列带8个切削刃的铣刀片,使用此刀盘精加工缸体上顶面和底面的时候,每刃能到达1 000件的寿命。

  VFBN&VFEN刀盘夹持NND系列带8个切削刃的粗加工刀片和修光刀片,修光刃较长,调整方便,在缸体顶面精加工中有卓越表现。用户使用此刀盘精加工缸体上顶面和底面时,在满足50mm×50mm,0.012mm的平面度要求的同时,每刃能达到400~500件的寿命。

  (2)在机床设备刚性比较弱的情况下(即日韩所提及的高速电主轴),推荐使用SPEEDMILL的铣刀系列。此刀刀盘采用小刀夹装置,刀头焊有PCBN,其切削速度可以达到vc=700~1500m/min,使铣削的生产效率大大提高,加工表面粗糙度值Ra=0.15~0.25μm。

  根据设备的情况,粗加工铝合金推荐采用蝴蝶铣刀盘系列,蝴蝶铣刀具有锋利的正前角,切削轻快,可以同时安装硬质合金刀片和PCD刀片,可以满足用户不同的设备使用情况; 精加工铝合金,推荐采用ALUFRAISE的高速铣刀系列(见图3)。此刀盘采用小刀夹装置,刀头焊有PCD,轻质硬铝刀体,轴向可调,内冷直达切削刃并且刀盘具有动平衡功能。用于高速铣削时,其切削速度可以达到1 000~5 000m/min,大幅提高了铣削的生产效率。

  缸体上曲轴孔,凸轮轴孔一般有很高的尺寸、形状和位置公差要求,尺寸公差H6~H7,同轴度0.025~0.04mm,表面粗糙度值Ra=1.6~3.2μm,一般可以在加工中心和专机上加工。

  (1)合盖前的半圆孔的粗加工 伊斯卡一般为加工中心提供以下两种方式:一种是带防振杆的镗刀,另一种是球头铣刀(见图4)。

  (2)合盖后整圆孔的精加工 伊斯卡一般为加工中心提供以下方式:先精镗一段做为引导孔,再用长刀精镗(见图5)。

  当然,从效率上说,最好的加工方式还是线镗→粗加工→半精加工→精加工一次完成曲轴凸轮轴孔的加工,刚性连接,带导套,加工平稳,尺寸稳定。

  曲轴孔开挡面是缸体上大悬伸铣削比较典型的部位。特别当材料为灰铸铁、蠕墨铸铁(CGI)时,切削容易振动,噪声大,被加工表面质量不易保证。伊斯卡根据以上特点在加工中心上设计了防振刀具,同时采用独特的蝴蝶铣刀片,正前角设计切削轻快,在一个刀体上可以使用8个刃口,如图6所示。

  缸体曲轴孔止推面的公差要求一般比较严格,而且此挡一般在缸体的中间部位,因此伊斯卡将刀具设计成可调式防振机构来解决问题,如图7所示。

  缸体—曲轴孔系瓦盖结合面是一个宽度尺寸和角度尺寸要求很高的地方。伊斯卡提供了两种方案:一种为加工中心的方案,通过机床的精度来保证所要求的两个尺寸的要求,如图8所示;另一种为专机使用的拉削方案(见图9),效率高、寿命长(单刃10 000~15 000件)。

  缸孔一般有很高的尺寸和几何公差要求,尺寸公差 H6~H7,圆柱度0.01~0.015mm,表面粗糙度值Ra=0.8~1.6μm,一般可以在加工中心和专机上加工,后序有珩磨或者不珩磨。小机型缸孔,直缸,在加工中心上加工,粗镗加工,采用涂层硬质合金刀片(vc=150 m/min,fz=0.1~0.15mm/z);采用陶瓷刀片vc可达400~500m/min,采用正前角的蝴蝶刀片,可转位8次,经济性好,刀片可选用涂层刀片、陶瓷刀片、PCBN刀片。

  小机型缸孔、直缸,在加工中心上加工,粗镗或半精镗,刀片采用全PCBN刀片,可转位8次,fz=0.15mm/z,vc=750m/min。

  小机型缸孔、直缸,在加工中心加工,精镗,刀片采用全PCBN刀片,可转位8次,fz=0.08mm/z,vc=650m/min。