複合加工取代老工藝(三)

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複合加工取代老工藝(三)簡介
    用於曲軸複合加工的機床   提到複合加工技術,就不得不提到複合加工機床,複合加工機床的定義也是隨時代變化的。過去將加工中心稱為複合加工機床,但因工具交換……
複合加工取代老工藝(三)正文
    用於曲軸複合加工的機床


提到複合加工技術,就不得不提到複合加工機床,複合加工機床的定義也是隨時代變化的。過去將加工中心稱為複合加工機床,但因工具交換加工的品種受到限制,而且也走不出切削加工的領域,現在已經不再將一般的加工中心稱之為複合加工機床了。複合機床應具有工序集成功能,多種加工集成功能。從製造業所處的環境看,複合加工機床將一直是重點開發的機床產品之一,功能不斷擴大,會向著「一台機床成為一個小工廠」的方向邁進。


在曲軸複合加工機床中,奧地利WFL公司生產的卧式車銑複合加工中心具有一定的代表性。WFL公司提出了「一次裝卡,全部完工」的概念。M40G該車銑中心集成了雙主軸車削中心,五軸加工中心,深孔鏜、銑、鑽和三坐標功能於一身,在一台具有雙主軸的車銑複合加工中心上可以對曲軸進行完全加工,加工后的曲軸可直接轉入精加工工序。目前國內也推出了類似的複合機床,在CIMT2005期間,瀋陽數控機床有限責任公司展出的CKZ80-5車銑加工中心就是一台複合機床,代表了我國同類機床的最高水平。該機床五軸中X、Y、Z、B軸採用直線光柵尺或圓度光柵尺檢測,可實現閉環控制。該加工中心備有48~96工位刀庫可實現自動換刀,一次裝卡可進行車、銑、鑽、鏜、攻絲等的加工。


在曲軸精加工方面,也出現了工序集成的CBN數控磨床,即一次裝夾磨削全部曲軸主軸頸和連桿軸頸,此類磨床一般配雙砂輪頭架。日本TOYADA工機、德國勇克(JUNKER)、德國NAXOS等生產的此類數控磨床都是比較成熟的設備。這裡簡要介紹一下日本TOYADA工機開發生產的GF70M-T曲軸磨床的性能:該機床是為了滿足多品種、低成本、高精度、大批量生產需要而設計的數控曲軸磨床,應用工件迴轉和砂輪進給伺服聯動控制技術,可以一次裝夾而不改變曲軸迴轉中心即可完成所有軸頸的磨削,包括隨動跟蹤磨削連桿軸頸;採用靜壓主軸、靜壓導軌、靜壓進給絲杠(砂輪頭架)和線性光柵閉環控制,使用TOYADA工機生產的GC50CNC控制系統,磨削軸頸圓度精度可達到0.002mm;採用CBN砂輪,磨削線速度高達120m/s,配雙砂輪頭架,磨削效率極高。


曲軸加工中刀具材料多樣化


切削刀具性能的提高為高效、高速加工發展提供了可能性,除了高速鋼、硬質合金以外,超硬材料的發展起到了重要的作用。PCD、PCBN為難加工材料的切削、干切削、硬切削等的加工創造了條件。


為適應曲軸加工高速化、高效率、乾式切削的需求,目前大量採用塗層刀具。塗層的材料從TiN發展為A12O3、TiC、ZrO2等,根據加工的要求,為提高耐高溫的性能,又發展了TiCN、TiAlN、TiSiN、CrSiN等。現在PVD(物理氣相沉積)、CVD(化學氣相沉積)技術不斷推陳出新,由單層發展成多層、千層、複合塗層,現在又發展成納米塗層;深油孔的加工採用槍鑽加工代替普通加長高速鋼鑽頭,鑽孔和攻絲用硬質合金材料來代替過去的高速鋼材料。目前曲軸的精加工也漸漸開始使用CBN砂輪加工,CBN砂輪價格昂貴,但由於加工效率和耐用度高,分攤到每個工件上的刀具費用反而比採用價格低廉的普通砂輪要低。據德國NAXOS磨床廠的資料顯示,採用CBN砂輪加工時間通常可縮短50%,而加工費用可節約50%以上。


結語


以上主要從曲軸機械加工方面論述了曲軸加工的進展,由此可得出以下結論:曲軸多刀車削工藝將逐步退出歷史舞台,儘管這一時期較長;高速高效加工在曲軸製造業已有相當程度的應用;適合於多品種、小批量的複合加工技術是今後曲軸加工的一個發展方向;切削刀具性能的提高為高效、高速、複合加工發展提供了技術保障。

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