切削刀具的最新發(fā)展對(duì)船舶工業(yè)加工的影響 |
| 發(fā)布日期：2010-08-08 11:34:01 來(lái)源：傲立機(jī)床網(wǎng) 瀏覽： |
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權(quán)衡影響船舶工業(yè)零件加工中的諸多關(guān)鍵因素將使制造效率不同以往。
每個(gè)零件的加工成本和切削時(shí)間、需加工的孔或表面的數(shù)量、機(jī)床性能和刀庫(kù)存儲(chǔ)量、裝夾的次數(shù)等等，這些因素將共同決定著切削刀具及切削方法的選用，以最終保證所加工的船舶發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器及其他零部件的高質(zhì)量水平。
目前切削刀具的重要發(fā)展，使得船舶制造高效加工成為可能。
船舶工業(yè)需要加工數(shù)目眾多、類型各異的孔
對(duì)于船舶工業(yè)的應(yīng)用場(chǎng)合來(lái)說(shuō)，加工出不同尺寸、不同深度和不同質(zhì)量要求的孔是零件加工的重要一環(huán)，尤其是加工發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器。 為了獲得滿意的加工效果，這些應(yīng)用場(chǎng)合更加關(guān)注于加工方法和切削刀具的選用，因?yàn)闆](méi)有哪一個(gè)切削領(lǐng)域會(huì)采用已經(jīng)過(guò)時(shí)的方法。
對(duì)于某些孔來(lái)說(shuō)，單孔加工的方法所產(chǎn)生的公差及表面質(zhì)量在一定范圍內(nèi)是可以接受的，但對(duì)于有更多精確需求的孔加工而言，則需額外的加工工序或需采用完全不同的加工方法。 對(duì)零件質(zhì)量要求的輕微不同就有可能需要進(jìn)一步的加工， 這也就是為什么淺孔加工和深孔加工的最佳方法會(huì)截然不同。
任何圓孔的加工都由其直徑、深度、材料及所要求的質(zhì)量水平所決定。 其他影響因素包括：所用的機(jī)床、所要加工的孔數(shù)，以及切削和處理所需的時(shí)間。 基于此，評(píng)定各種可選的孔加工刀具和加工方法成為可能。
說(shuō)到質(zhì)量水平，車間通常不會(huì)對(duì)相對(duì)寬松公差的孔加工和緊密公差的孔加工分別采用不同的方法。 這兩類對(duì)公差要求不同的零件加工，需確定切削方法和不同鉆入方式。以最常見的大約兩倍徑深的中等尺寸的鋼件孔加工為例，這也是許多行業(yè)中最普遍的一類加工，一個(gè)車間既有可能需要加工直徑公差為IT10的孔（即直徑偏差為84微米）； 同時(shí)，該車間也有可能需要加工直徑公差為IT7的孔（即直徑偏差為21微米）。
聯(lián)系到孔的質(zhì)量，零件的加工成本和交貨時(shí)間總是非常重要，這意味著必須使用正確的加工方法和刀具，以實(shí)現(xiàn)很高的生產(chǎn)效率以及出色的精度和表面質(zhì)量。穿透率和可靠性是成功孔加工的重要因素。現(xiàn)代的可轉(zhuǎn)位刀片鉆是目前大部分應(yīng)用場(chǎng)合高效需求的最佳選擇，山特維克可樂(lè)滿的CoroDrill 880 鉆頭可輕松獲得公差在+0.25 mm以內(nèi)的孔。但是，要用旋轉(zhuǎn)鉆頭得到緊密公差孔，需安裝偏心夾套刀柄或徑向可調(diào)刀柄，以確保周邊切削刃圓角的精確定位。在使用固定刀具的CNC車床上，通常的機(jī)內(nèi)刀具測(cè)量就足夠了。
要加工公差很大的孔，選擇中等直徑的CoroDrill 880可轉(zhuǎn)位刀片鉆頭，使用推薦的切削參數(shù)、推薦的槽形和材質(zhì)，就可以在數(shù)秒內(nèi)在鋼件上加工出符合標(biāo)準(zhǔn)的淺孔。這確保了高效大批量的孔加工，但無(wú)法保證IT10公差標(biāo)準(zhǔn)。為獲得滿意的公差值，就需要對(duì)周邊切削刃進(jìn)行精確定位，在這一點(diǎn)上，CoroDrill 880鉆頭可對(duì)刀片進(jìn)行預(yù)設(shè)置。擁有Wiper（修光刃）技術(shù)的刀片還可獲得杰出的表面光潔度。
另外，在機(jī)床上使用旋轉(zhuǎn)刀具進(jìn)行孔加工的另一種解決方案是銑削孔。 這可以通過(guò)以下方法實(shí)現(xiàn)：使用現(xiàn)代整體硬質(zhì)合金立銑刀(如CoroMill Plura多用途刀具)、或可轉(zhuǎn)位刀片立銑刀(如 CoroMill 390 或 490立銑刀) ，或?qū)τ诟蟮目�，可以用圓形刀片銑刀(如 CoroMill 300 銑刀)，進(jìn)行螺旋插補(bǔ)銑。
與鉆削相比，銑削孔較費(fèi)時(shí)，但加工靈活性較高，同時(shí)，也可以使用更少的刀具、一次裝夾完成，可在永久裝配好的加工中心上使用。 該方法只適用于每孔加工時(shí)間限制不嚴(yán)格，且零件為一次性的或零件數(shù)量很少的情況。
精密中等尺寸的孔還可使用現(xiàn)代可轉(zhuǎn)位刀片鉆頭進(jìn)行高效加工，但是需要額外的精加工工序。 在鉆削工序完成后，再執(zhí)行一次鏜削走刀，CoroDrill 880鉆頭可實(shí)現(xiàn)±0.05 mm的孔公差。 使用可轉(zhuǎn)位刀片鉆頭時(shí)這是一種有利的方法，因?yàn)樗饕皇茔@體和刀片的設(shè)計(jì)和制造公差的影響。但是有一點(diǎn)，要達(dá)到IT7級(jí)孔公差，在鉆削工序完成后需額外執(zhí)行所需的鏜削或鉸削工序。
830高進(jìn)給鉸刀能在很短加工時(shí)間內(nèi)精加工一個(gè)孔，完全達(dá)到IT7級(jí)公差標(biāo)準(zhǔn)。 例如，使用鉸刀在鋼件上加工出兩倍直徑深度的中等尺寸孔，按照所推薦的切削參數(shù)，只需要一到兩秒時(shí)間。鏜削刀具CoroBore 825是另一種可選的解決方案，盡管可能需要更長(zhǎng)的加工時(shí)間，但可提供更廣的應(yīng)用領(lǐng)域，靈活性也更高。
選用現(xiàn)代的高精密整體硬質(zhì)合金立銑刀是另一種有效的小批量精密孔加工解決方案。采用多切削刃的 CoroMill Plura精加工立銑刀，使用小的徑向切深進(jìn)行圓弧插補(bǔ)銑，可實(shí)現(xiàn)所需的高精度，但需要好的加工工況下好的刀具夾持來(lái)保證。 CoroGrip液壓機(jī)械強(qiáng)力夾頭通過(guò)很高的夾緊力，可確保最小的跳動(dòng)量以及出色的加工可靠性。 使用立銑刀進(jìn)行精加工工序通常比鏜削解決方案更快，這是因?yàn)榱€姷稁Ф鄠�(gè)切削刃。
接下來(lái)我們看一看深孔加工，尤其是超過(guò)百倍直徑的深孔，在先進(jìn)的刀具和定制的加工方法方面都有了非常重要的發(fā)展， 最有代表性的就是推出了用于單管鉆系統(tǒng)（STS）和雙管鉆系統(tǒng)（噴吸鉆）的可轉(zhuǎn)位刀片鉆頭。如今，通過(guò)對(duì)車間的需求進(jìn)行廣泛調(diào)研和評(píng)估后，山特維克可樂(lè)滿正投入更多的研發(fā)力量，致力于將深孔鉆削的技術(shù)和方法更上一層樓。 對(duì)在深孔加工領(lǐng)域已經(jīng)擁有很高知名度的山特維克可樂(lè)滿而言，該舉措無(wú)疑將進(jìn)一步延伸其先鋒角色。
標(biāo)準(zhǔn)CoroDrill 800可轉(zhuǎn)位刀片鉆頭為深孔鉆削帶來(lái)的益處包括：更高的生產(chǎn)效率、更低的成本、一致的質(zhì)量、輕松刀具裝夾和加工的安全性。目前的應(yīng)用范圍涵蓋：孔直徑為30～65 mm、孔公差為 IT10、表面光潔度為Ra 2 微米或更高。 使用STS系統(tǒng)，鉆深可達(dá)鉆頭直徑的150倍。 現(xiàn)在，CoroDrill 800可同時(shí)適用兩個(gè)系統(tǒng) —— 用于噴吸鉆的800.24和單管鉆的800.20。船舶工業(yè)中許多零件例如發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器的螺旋槳軸等，都可以使用CoroDrill 解決方案。
目前，CoroDrill 800具有以下優(yōu)點(diǎn)，提升了深孔鉆削的性能和加工結(jié)果：
通用性好，適合于大多數(shù)類型的工件材料；
在廣泛的切削參數(shù)下斷屑及排屑順暢，排屑效率高，盡可能減少了切屑堵塞的風(fēng)險(xiǎn)；
許多情況下達(dá)到了雙倍的生產(chǎn)效率 ——更高的每轉(zhuǎn)進(jìn)給和更快的切削速度，帶來(lái)更快的穿透率；
新型支撐板設(shè)計(jì)以及可調(diào)整的刀具，可實(shí)現(xiàn)孔的高精度、高表面質(zhì)量以及好的直線度，以及特殊深孔的加工；
基本無(wú)需維護(hù)，大大減少了刀具室服務(wù)的需要。 這主要得益于鉆頭的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、穩(wěn)固。CoroDrill 800具有很高的刀具精度、穩(wěn)固的刀片座以及需要很少的備件，因此無(wú)需預(yù)設(shè)置。
以船舶工業(yè)為例，大型船用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)公司引進(jìn)新型深孔鉆削機(jī)床和新一代深孔鉆削刀具，將性能和生產(chǎn)靈活性都提升到一個(gè)新的水平。
一家制造船用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的公司與機(jī)床制造商以及切削刀具供應(yīng)商——山特維克可樂(lè)滿公司進(jìn)行了緊密合作，為包含發(fā)動(dòng)機(jī)缸體上的油孔鉆削等加工在內(nèi)的新的應(yīng)用建立相關(guān)加工工藝。 該應(yīng)用必須保證在生產(chǎn)一開始就高效。 例如，在發(fā)動(dòng)機(jī)缸體上沿縱向鉆出長(zhǎng)度剛剛超過(guò)1米、直徑為26～38 mm 的油孔。
“去年，我們想通過(guò)投資新的生產(chǎn)解決方案改善設(shè)備性能和生產(chǎn)靈活性，”該公司的刀具工程師解釋說(shuō)，“所涉及的機(jī)床是一臺(tái)深孔鉆削中心，主要負(fù)責(zé)單管鉆削我們的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體。這套設(shè)備由山特維克可樂(lè)滿支持的機(jī)床制造商負(fù)責(zé)安裝，安裝后我們生產(chǎn)的啟動(dòng)很順利。我們最初也遇到類似孔誤差的典型問(wèn)題，但是，在運(yùn)行期間問(wèn)題得到了解決。該機(jī)床還配備了姊妹刀具、簡(jiǎn)易夾具、局部探測(cè)識(shí)別和定位檢查，可對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體進(jìn)行全面檢查。它可以處理兩種不同的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體，也可通過(guò)三班倒，一天在數(shù)臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體上進(jìn)行深孔鉆削�！�
以鉆削機(jī)床為基礎(chǔ)，使用單管鉆系統(tǒng)（STS）可在每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體上鉆削出5個(gè)26mm和2個(gè)38mm直徑的孔。這種非常高效的方法要求必須具備帶切削液供應(yīng)和密封油壓頭的機(jī)床，以便可應(yīng)對(duì)大批量生產(chǎn)以及各種材料的加工。STS是基于通過(guò)油壓頭的外部切削液供應(yīng)，再通過(guò)管道的內(nèi)部切屑傳送的一種加工系統(tǒng)，所供應(yīng)的切削液會(huì)通過(guò)鉆管和已鉆孔之間的空間。
對(duì)于直徑為38mm 的孔，應(yīng)用的是新型標(biāo)準(zhǔn)的CoroDrill 800.20 鉆頭；而對(duì)于26mm 的孔，將使用定制的可轉(zhuǎn)位刀片鉆頭，因?yàn)槟壳皹?biāo)準(zhǔn)的CoroDrill鉆頭所適用的直徑范圍為30 - 65 mm。
該公司的工程師繼續(xù)說(shuō)道：“車間工人都喜歡使用新型CoroDrill鉆頭，因?yàn)樗浅Ｈ菀拙S護(hù)，也很容易在鉆管上進(jìn)行裝卸。而且，加工時(shí)鉆頭的性能非�？煽浚耆梢缘钟@管內(nèi)由于切屑堵塞而引起的生產(chǎn)干擾。與該工序之前所用的鉆頭相比，新標(biāo)準(zhǔn)的CoroDrill鉆頭設(shè)計(jì)非常合理。當(dāng)然，對(duì)我們而言，最為重要的是，當(dāng)我們需要滿負(fù)荷加工時(shí)，能通過(guò)更高的切削速度、更大的每轉(zhuǎn)進(jìn)給率以及生產(chǎn)靈活性實(shí)現(xiàn)高效率生產(chǎn)�！�
隨著高質(zhì)量孔和復(fù)雜孔零件需求的增長(zhǎng)，深孔加工面臨著許多挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)方式的孔的獲得通常需要在額外的機(jī)床上通過(guò)下列加工方式來(lái)實(shí)現(xiàn)：擴(kuò)孔、鏜削、鉸削、珩磨、拋光以及其他工序例如螺紋切削和切槽。
從今天的需求可以看到，人們需要采用新技術(shù)的不同加工方法，來(lái)滿足零件的各種技術(shù)規(guī)格，以及保持很多行業(yè)對(duì)產(chǎn)量的高增長(zhǎng)率的預(yù)期。機(jī)床和夾具的不斷開發(fā)也促生了深孔加工中的新思路和新方法。加工中心和鉆削中心機(jī)床正在執(zhí)行越來(lái)越多的深孔加工，同時(shí)，也越來(lái)越傾向于以最少的裝夾進(jìn)行孔的精加工。
零件制造商與深孔加工解決方案提供商之間的知識(shí)共享比以往更加迫切，并已成為雙方邁向成功至關(guān)重要的因素。 新的山特維克可樂(lè)滿深孔鉆削應(yīng)用中心的成立不僅成為一條紐帶，而且為此邁出了重要一步：專注于客戶制造。為了實(shí)現(xiàn)預(yù)期，需要新技術(shù)支持的深孔加工新理念。
在深孔加工應(yīng)用中心，山特維克可樂(lè)滿將已經(jīng)證明行之有效的解決方案和全新的解決方案完美組合在一起�；诋�(dāng)今知識(shí)共享的需求，該應(yīng)用中心的主要功能是推廣刀具和應(yīng)用工程技術(shù)，以及實(shí)施刀具測(cè)試和試驗(yàn)等相關(guān)活動(dòng)。
深孔加工的成功演變是建立在工藝和刀具的不斷發(fā)展、切削刃槽形和材質(zhì)、以及充分的冷卻液供給和合理的切屑控制基礎(chǔ)上的，通過(guò)最高的穿透率和加工安全性來(lái)獲得最滿意的加工結(jié)果。當(dāng)零件需要深孔具有更多特征時(shí)，例如出色的孔光潔度、復(fù)雜內(nèi)腔、變化孔徑、復(fù)雜輪廓、開槽、螺紋和變化的中心線方向等等，相應(yīng)的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)、研發(fā)資源、工程技術(shù)能力以及客戶的參與度都將使結(jié)果大大不同。
山特維克可樂(lè)滿擁有廣泛的專家網(wǎng)絡(luò)，他們將豐富的刀具編程、工程技術(shù)能力和應(yīng)用中心最新組合在一起，主要提供深孔加工的開發(fā)和測(cè)試解決方案，客戶可以由此了解感興趣的零件設(shè)計(jì)和產(chǎn)量情況。此外，山特維克可樂(lè)滿深孔加工應(yīng)用中心的設(shè)施也向客戶開放，客戶可針對(duì)自己的零件進(jìn)行加工測(cè)試。
山特維克可樂(lè)滿的深孔加工中心建立起了一套可追蹤刀具和加工方法的記錄，該記錄適用于在多個(gè)行業(yè)領(lǐng)域進(jìn)行的高效的復(fù)雜孔的加工。 例如，長(zhǎng)軸零件（約 2.5 m 長(zhǎng)）的加工，可通過(guò)鉆削和其他加工獲得一個(gè)復(fù)雜孔系。一個(gè)90 mm直徑的孔，通過(guò)先鉆削后磨削獲得緊密的公差和出色的表面質(zhì)量。在1.5m的深度，擴(kuò)孔和磨削得到115 mm 直徑的孔。在孔中較淺的部位再進(jìn)行擴(kuò)孔、磨削和倒角成形。 在這里，可通過(guò)鏜削和擴(kuò)孔形成兩個(gè)帶倒角的內(nèi)腔，也可通過(guò)磨削獲得最終成品尺寸。
如按傳統(tǒng)切削，該零件在機(jī)床上的加工時(shí)間要超過(guò)30個(gè)小時(shí)， 而山特維克可樂(lè)滿深孔加工應(yīng)用中心定制的深孔加工方案則把時(shí)間降低到7.5個(gè)小時(shí)。
除深孔鉆削外，通過(guò)單管鉆或雙管鉆系統(tǒng)，深孔加工應(yīng)用中心的成熟技術(shù)還可使匹配刀具用于加工各種復(fù)雜的和有限制的孔。 深孔加工應(yīng)用中心專門從事規(guī)劃所需工序、設(shè)計(jì)最佳的刀具或刀具組合等工作，以實(shí)現(xiàn)最高的加工性能和安全性，然后驗(yàn)證其可行性，并在正式投產(chǎn)后提供技術(shù)支持。
最新的銑削技術(shù)發(fā)展 —— 為實(shí)現(xiàn)更好的機(jī)床利用率
我們應(yīng)該積極關(guān)注最新的銑削刀具的發(fā)展，因?yàn)樵谶M(jìn)行新機(jī)床刀具投資的規(guī)劃時(shí)也應(yīng)將此考慮進(jìn)去。 在船舶工業(yè)的很多零件加工中將銑削作為主要的切削方法，銑削技術(shù)的發(fā)展將為我們尋找改進(jìn)的可能性和范圍提供了寶貴的參考。
應(yīng)用于平面加工的面銑削，范圍從獲得最大金屬去除率的粗加工延伸至輕載、精密的鏡面精加工。 機(jī)床功率和扭矩以及加工穩(wěn)定性是面銑削時(shí)經(jīng)常遇到的問(wèn)題，與銑床的主軸或加工中心的性能有關(guān)。 切削作用和裝夾是影響其他參數(shù)使用的決定性的因素，例如切削寬度的選擇和可用的切削參數(shù)等。此外，刀具的多功能性也是一個(gè)至關(guān)重要的因素，因?yàn)橥话?A target="_blank">刀具需要執(zhí)行多項(xiàng)加工任務(wù)。
一款全新的45度面銑刀既可滿足大型銑床的改善利用需求，又可滿足小型銑床上混合生產(chǎn)的靈活性。 CoroMill 345是一款全新的、先進(jìn)的面銑刀，用于中等到小切深應(yīng)用場(chǎng)合。 獨(dú)特、精確而安全地刀片定位方式，保證運(yùn)用高進(jìn)給能力，同時(shí)產(chǎn)生低切削力。CoroMill 345 提供四種可選的刀具齒距、一系列刀片槽形和材質(zhì)，可最大限度優(yōu)化材料、工況和工序，使其成為一種全能型刀具。刀具的性能影響著機(jī)床投資。
45度是面銑削加工的理想進(jìn)入角度，因?yàn)橛泻玫谋∏行夹?yīng)和切削刃強(qiáng)度保證。但是，只要涉及到方肩銑削或輪廓銑削加工， 90度的銑刀則是必然選擇。 如今的加工需求，使得方肩面銑削在銑削工序中占有最大的份額。
對(duì)于新的90度銑刀、方肩面銑刀和各種立銑刀來(lái)說(shuō)，刀具技術(shù)發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)之一是刀片上的全新平行鍛——位于刀具末端產(chǎn)生軸向表面的切削刃部分。 全新的CoroMill 490是一款方肩銑刀和面銑刀，主要用于一定切深、高進(jìn)給和高速的工序，正從小直徑向大直徑銑刀擴(kuò)展。通過(guò)獨(dú)特的、全新的平行鍛切削刃，可改善切削作用，提升軸向和徑向方肩表面的質(zhì)量。
CoroMill 490是高水平的新一代可轉(zhuǎn)位刀片技術(shù)應(yīng)用的代表，真正的修光刃（Wiper ）槽形將表面接刀最小化。高精度與高強(qiáng)度的完美結(jié)合確保獲得真正90度的方肩及有限功耗下最高的金屬去除率。它集立銑、面銑和方肩銑性能為一身，值得考慮，特別是當(dāng)您在為中等到輕型加工考慮機(jī)床投資時(shí)。
能夠在各種不同刀具類型間快速、可靠而準(zhǔn)確的變換（機(jī)床內(nèi)或機(jī)床外刀具），往往是一個(gè)不可忽視的優(yōu)勢(shì)。 這樣可以很大程度上優(yōu)化性能，特別是在一些加工中心和銑床上，會(huì)經(jīng)常用在小到中等尺寸的立銑刀。使用帶可互換頭式銑刀的概念已經(jīng)推出很多年了，但是能有多少這樣的刀具設(shè)計(jì)可以真正滿足現(xiàn)代的加工需求呢？這不應(yīng)該有任何妥協(xié)，對(duì)于大部分模塊化刀具，其性能主要取決于刀頭和柄部之間的接口質(zhì)量。
可轉(zhuǎn)位刀片立銑刀和整體硬質(zhì)合金立銑刀都有其最佳的應(yīng)用領(lǐng)域。刀片式立銑刀可在廣泛的領(lǐng)域內(nèi)提供高靈活性和高金屬去除率。精制磨削的整體硬質(zhì)合金立銑刀可應(yīng)對(duì)精密刀具公差需求，長(zhǎng)切削刃提供尤其適于大軸向切深時(shí)的高徑向精度加工。 集多種刀具性能為一身是帶可換頭式刀具的主要優(yōu)勢(shì)，提供更高的加工靈活性、更好的刀具經(jīng)濟(jì)性以及特定工況下的高性能。
除了切削刃的性能以外，將刀頭和柄部相連接的接口質(zhì)量至關(guān)重要。CoroMill 316 可互換頭式銑刀具有獨(dú)特的新接口，可確保很高的可靠性，允許進(jìn)行全槽加工到精密加工，這主要得益于刀具的抗彎強(qiáng)度高、軸向刀具長(zhǎng)度的可重復(fù)性以及微小的徑向刀具跳動(dòng)量（零點(diǎn)零幾毫米）。
使用帶新型可互換頭式刀具可實(shí)現(xiàn)以下性能優(yōu)化： 對(duì)于大部分的立銑加工，可采取快速機(jī)床內(nèi)更換切削頭的方式，而不會(huì)丟失原切削刃位置。 長(zhǎng)接柄用于長(zhǎng)刀具懸伸的工序；短的、高穩(wěn)定性的接柄用于高功率的粗加工工序。最新的刀具槽形或材質(zhì)可輕松應(yīng)對(duì)各類加工需求。 新型可互換頭式刀具幾乎可適用于任何類型的立銑，加工性能優(yōu)異，從而增加了機(jī)床刀具投資的選擇范圍。 |
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