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刀具发展带来发动机汽缸体加工新景象
作者:山特维克可乐满 Christer Richt
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对于更加高效和更加环保的车辆来说,发动机技术是最至关重要的部分。新的材料和设计、质量水平以及制造工艺的发展对发动机的性能来说是关键因素,性价比竞争力在日益激烈的竞争中也是重要的。我们需要更高效地加工发动机汽缸体,对于直接减少每个零件的成本和加工时间来说,这是重要的一步。

铸铁铣削

在发动机制造中,正确的工件结构、良好的表面粗糙度以及在总的质量保证中没有划伤的零件,这些是绝对重要的目标。对于需生产的高性价比零件来说,要面对这些越来越高的挑战,就需要开发出粗加工和精加工的可靠的、高效的刀具和解决方案,特别是用于汽缸体和汽缸盖上的端面。

在铸件的第一阶段加工中和有关的铸件供货商处,粗加工是切削成方块的常见工艺部分。在那里,金属去除率是最重要的。精加工则要求效率、可靠性和质量,其中具有挑战性的工序之一是燃烧面的面铣削,它常常是完成汽缸体几何形状的最后一道工序。

铸铁是最重要的材料,现在,尽管灰口铸铁占统治地位,它的用量是球墨铸铁和其它类型铸铁的几倍,但是使用的铸铁还是多种多样的。材料和生产技术的新发展扩展了蠕墨铸铁(CGI)、奥氏体可锻铸铁(ADI)和一系列的合金铸铁材料的应用,这扩展了可加工性的选择范围。铸铁衬里和铝汽缸体的结合使用,导致了能对双金属加工的要求。

最近推出了一些铸铁铣削解决方案,这些解决方案提高了生产率和可靠性。

CoroMill 365

山特维克可乐满盖帽式汽车铣刀是在铸铁铣削中领先的刀具。最近,小切削量铸铁零件以及汽车制造中的切削,已经越来越多地倾向使用加工中心生产,在生产线或单台机床上,超过80%的刀具直径在63~160mm范围内。这反映了今日铸铁铣削越来越多地从生产线或重载加工中心上的重载大量生产粗加工和精加工向小的加工中心上小量、轻切削方向改变。

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在开发重载铣削应用所需的新型铣削刀具中,目标包括工作台进给、切削力、工件破裂、毛刺形成、表面质量和噪声水平等。

为了做到这些,在新型CoroMill 365面铣刀上,将主偏角从45°增大到65°,这样就带来了一些优点,例如更接近夹具和更软切入的能力。但是,这样会增大刀具退出切削时工件开裂的倾向。这是因为刀具离开时产生大的径向力和片状石墨效果的原因。事实上,按照工件开裂极限,必须经常改变刀具标准的设置。为了应对大主偏角增大的开裂效应,CoroMill 365刀片设计成刀具离开切削时更为有利减小开裂。

此外,新型CoroMill 365刀片槽形还变成了8切削刃刀片的一个精心集成部分,使切削力指向刀片座支撑,这样有利于减少工件开裂。刀片槽形的一部分还是8个正前角排屑槽,这些排屑槽定位在两个面上,使刀片以最佳方法支撑。

铸铁切削时,会受到不大的,但是频率很高的力的作用,力常常作用在长的刀具吃刀长度上,需要使力分布在尽可能大的区域上,因此刀具和刀片的支撑是至关重要的。CoroMill 365刀片在刀片座内,径向和轴向都有很大的支撑,一直延长到刀片的切削刃。这使得刀片能应付重的负荷,防止变形,这样在长的刀具寿命时期内都保证了高的加工安全性。

为了与机床主轴有很大的侧面接触, CoroMill 365铣刀刀体有一个极大的刀具支撑面,这增加了稳定性。刀具使用了螺钉夹紧刀片,使刀具的装配很方便,在特密齿距时,用楔块夹紧。铸铁切削时,使用冷却液。新型面铣刀有供应冷却液的通孔,每个刀片处都有冷却液通道的开口,提供了最大的冷却效应。

刀夹式刀具提供更高的能力

使用中等到大型面铣刀精加工发动机主要由加工周期时间的参数和质量极限决定,质量极限在不断缩小。因此,关于高进给率和表面质量方面的能力提高必须由刀具贡献,这就要求选择特密刀具齿距、提高刀片切削刃的轴向安装高精度以及采用修光刀片。新的切削刀具解决方案的开发以及业已证明成功的铣削刀具概念,在提供高的加工安全性的同时,满足了这些越来越高的能力要求。

现在,具有可互换的刀夹的CoroMill面铣刀提供了铸铁和铝发动机缸体、缸盖和箱体的半精加工、精加工以及粗加工的解决方案。当刀具齿距、精度、装配和可靠性是决定性问题时,基于例如CoroMill 245和Century概念等成熟的刀夹式刀具就占有了它们应有的地位。

刀夹的结构和刀片定位、可调整性和锁定形成了切削和装配能力方面的决定性差别。在标准或定制刀具的刀体上使用标准化卡,提供了增加更多有效齿数的能力——这对达到更高的生产率和表面质量要求是至关重要的。每个刀夹的轴向位置的控制决定了表面质量能力和刀具的一致性,并保证了任何替换刀具的水平。因此,刀夹在刀体上小的位置误传极限和卡的稳定性,结合良好的宏观和微观安装精度构成刀具能力的基础。通过设计达到良好的基本精度以及卡的齿形接口和具有非常小的刀具跳动量和修光刃刀片技术,这些因素导致了性能和质量一致性的新的水平。

刀夹的可互换性为大直径刀具增加了相当大的安全性、耐用性,降低了较多的刀具成本和库存。CoroMill Century型铝刀体的可用性方便了刀具的更换和装配。由于在加工工位的大直径刀具的重量已经变成一个问题,所以这点也很有意义。刀夹式刀具开发时,已经注意了切屑降低表面质量的危险。其结果是,从新设计的每个刀夹上单个出口通过的、强制流出的高速冷却液,使得这个工艺安全性成为一个不重要的问题。新结构高效地将切屑从加工面冲走。

许多汽车铣削工艺是敏感的并受到许多因素影响的。因此,在对大直径刀具投资时,需要有足够的选项,这非常重要。大直径刀具的投资代表高的刀具成本。通过在CoroMill刀夹的结构内采用标准的CoroMill刀片座,就可以形成许多大直径铣刀的刀片类型的选项,包括在几个位置的修光刀片的使用。这意味可以采用任何已经证明了的与特定的槽形结合的涂层硬质合金牌号,到最新一代更专用的刀具材料。最新一代刀具材料有氮化硅、CBN(立方氮化硼)和PCD(聚晶金刚石),所有这些都是在刀夹式刀具平台上。采用这种方法,可以优化生产中的应用,增加了刀具选择的灵活性,有利于找出最佳加工解决方案。

CoroMill 365面铣刀和大直径面铣刀的刀夹式刀具概念代表了汽车工业加工技术重要的两大步。(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (1/14/2009)
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