精密鏜削上的創(chuàng)新
| 精密鏜削（Precision Boring）是眾多關(guān)鍵部件制造中的一種至關(guān)重要的工藝。發(fā)動機(jī)體上的多曲頸曲軸端孔的精度和光潔度直接關(guān)系到動力和燃料效率，它的加工所耗費(fèi)的時間則直接關(guān)系到發(fā)動機(jī)公司的利潤。在眾多加工組件中，高精度的孔是必不可少的關(guān)鍵性能指標(biāo)。這類孔必須滿足主要公差，然而，其局限在于高精度孔不僅成本高，而且加工十分耗時，一個小小的失誤就會導(dǎo)致昂貴的部件報廢。Kennabbbbl 公司為此推出的解決方案——不對稱幾何形狀直線鏜桿，并被已從中獲益的用戶們譽(yù)之為“加工技術(shù)的革命”。 按照定義，與鉆孔相比，鏜削是使內(nèi)徑與主軸中心線準(zhǔn)確對應(yīng)的一種加工工藝。在鏜削工藝中，盡管也可以采用切削刀具并使工件可調(diào)來完成，但最常見的方法是將工件夾持固定，刀具向工件旋轉(zhuǎn)并進(jìn)給。 鏜削的常見應(yīng)用包括對鑄孔、沖孔、鉆孔以及波狀外形的內(nèi)表面進(jìn)行擴(kuò)大或精整。有時也會利用鏜削進(jìn)行一些其它相關(guān)操作，包括車削、端面車削、倒角、開槽，以及車螺紋。 它是如何實(shí)現(xiàn)的？ 設(shè)想有一個需要加工成五曲頸曲軸端孔的小型發(fā)動機(jī)缸體。一般來說，例如，對于多行程精整加工，需要用到多刃導(dǎo)向塊鉸刀執(zhí)行以下建議工藝（在此指定為1.0 選項(xiàng)）：由導(dǎo)徑鉸刀完成首個行程；再由多刃鉸刀進(jìn)給完成初步至最終精整，即行程 2 到5 的加工。最后，回撤鉸刀。 這種工藝的優(yōu)點(diǎn)是，它適合于CNC 臥式或多軸加工中心，無需配備專用夾具的專用鏜床。然而，機(jī)床必須具有與工件大小相適應(yīng)的剛度，否則加工質(zhì)量會急劇下降。同時， 鉸刀在進(jìn)給和回撤精修孔時必須緩慢而精準(zhǔn)，否則會在切削邊緣留下回縮痕或造成損傷。 加工這類孔的另一種方法是直線鏜削（2.0 選項(xiàng)）。在這一選項(xiàng)中要解決的基本問題，是如何使刀刃及刀具導(dǎo)向塊在中間行程中通過較小的孔徑。CNC 機(jī)床制造商利用常規(guī)的直線鏜桿及其設(shè)備上的“反向軸承”功能應(yīng)對這一窘境。這一過程包括在機(jī)床上的工件區(qū)域?qū)⒏左w升高。使直線鏜桿穿過部件，進(jìn)入另一端軸承；缸體調(diào)低并夾緊；曲軸孔粗修至完全精整，然后缸體升高，鏜桿回撤。 由于刀具兩端受支撐，這一過程會加速進(jìn)給和回撤，與 1.0 選項(xiàng)相比，加工好的孔的幾何質(zhì)量有所提高。其缺點(diǎn)是提升功能需要專用夾具以及CNC 控制，而且由于固定裝置需要反向軸承，因而無法進(jìn)行任何額外的后端加工。 配備傾斜工作臺和（或）傾斜主軸以及更高級鏜桿的多軸機(jī)床，有利于 2.1 選項(xiàng)，借助可擴(kuò)展導(dǎo)向塊，該工藝按照以下順序進(jìn)行：導(dǎo)徑鉸刀進(jìn)給并完成行程5；部件（或機(jī)器臺面）旋轉(zhuǎn)180；調(diào)整加工中心的x-y 軸使鏜桿以偏心的方式進(jìn)給；帶導(dǎo)向塊的鏜桿對中進(jìn)入行程5；導(dǎo)向塊擴(kuò)展； 行程 1 至4 初步直至最終完成；導(dǎo)向塊回撤，最終鏜桿偏心回撤。 2.1 選項(xiàng)利用了機(jī)床的多軸適應(yīng)性。它保留了1.0 選項(xiàng)中無需提升功能或反向軸承的優(yōu)點(diǎn)，以及2.0 選項(xiàng)中刀具兩端支撐的優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)是，這類鏜桿的內(nèi)部機(jī)構(gòu)復(fù)雜，十分昂貴且難以操控。在潤滑不足的情況下使用會損傷精密的內(nèi)部機(jī)構(gòu)，而且如果監(jiān)控不到位，刀具可能會在工件中卡住或掛住，并損傷機(jī)器、夾具、刀具和部件。 不對稱解決方案 在與一家主要汽車制造商的發(fā)動機(jī)缸體業(yè)務(wù)合作中，該公司的工程技術(shù)人員將鏜削功能提升到了3.0 選項(xiàng)，即不對稱直線鏜削。這是一次幾何級數(shù)的飛躍，既突出了鉸孔和直線鏜削的優(yōu)勢，又幾乎完全消除了兩者的缺陷。與大多數(shù)最先進(jìn)的解決方案一樣，其原理卻非常簡單。通常，導(dǎo)向塊直徑相當(dāng)于材料的全尺寸，或構(gòu)建3 個甚至更多導(dǎo)向塊，在進(jìn)給或回撤時與孔壁間不會存在任何自由活動空間。 不對稱解決方案可使導(dǎo)向塊以類似于常規(guī)導(dǎo)向塊鉸刀的方式設(shè)置，但通常與刀刃成180°的導(dǎo)向塊，通過旋轉(zhuǎn)，使得導(dǎo)向塊的設(shè)計(jì)具有進(jìn)入和退出導(dǎo)向部件的自由，即使在通過原始孔時也是如此。這種幾何形狀可使鏜桿沿偏心路徑通過原始孔。這個過程可描述為：一個導(dǎo)徑鉸刀進(jìn)給完成行程5； 部件（或機(jī)床臺面）旋轉(zhuǎn)180o；不對稱鏜桿利用加工中心的x-y 軸實(shí)現(xiàn)偏心進(jìn)給；刀具移動到中心，同時完成行程1 到4； 刀具快速偏心回撤。 這種不對稱直線鏜削保留了先前各種高精度孔鏜削的所有優(yōu)勢，刀具兩端支撐，卻無需高成本的升降功能以及會造成阻礙的反向軸承，刀具內(nèi)部也無需復(fù)雜的機(jī)構(gòu)。同時，完成進(jìn)給和回撤動作的速度比傳統(tǒng)加工中心更快，從而提高了加工效率。 作為一種不對稱解決方案，這種偏心鏜桿解決方案采用了先進(jìn)的可轉(zhuǎn)位刀具。高精度RI8 刀片有八個切削刃， 帶預(yù)設(shè)的錐度，可以實(shí)現(xiàn)高速進(jìn)給。直徑可以調(diào)節(jié)到1 微米的精度。錐形夾持螺桿能提供高鎖持力，避免任何不穩(wěn)定造成的影響。 插刀和不對稱鏜桿的設(shè)計(jì)均可使插刀直接插入鏜桿主體。無需托架，因而避免了所需的額外的公差和空間。 總結(jié) 簡而言之，這種不對稱直線鏜削解決方案提高了加工的穩(wěn)定性、加工速度，并減少了刀具的維護(hù)和處理需求，同時兼容數(shù)控加工中心。所有尋求改進(jìn)工藝的制造商都會發(fā)現(xiàn)， 這正是鏜削解決方案的不二之選。(end) |
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