Асимметричное растачиваниеИнновации в области прецизионного растачивания повышают производительность и снижают расходы. Новое решение для асимметричного одновременного растачивания повышает надежность, скорость обработки, качество растачивания и снижает интенсивность технического обслуживания.

Прецизионное растачивание – важнейшая операция при производстве многих ответственных деталей различных механизмов. Так, например, точность и качество отверстий под опоры для вкладышей коренных подшипников коленчатого вала в блоке двигателя напрямую связаны с топливной эффективностью самого двигателя. Прецизионное растачивание играет важнейшую роль при изготовлении элементов многих измерительных приборов. Обработка подобных деталей связана с соблюдением строгих допусков. К тому же прецизионное растачивание чрезвычайно ответственная операция, незначительная ошибка на которой может привести к отбраковке дорогостоящей детали. Специалисты Kennametal нашли свое решение этой непростой задачи. Асимметричная расточная оправка уже заработала себе репутацию революционного продукта в области прецизионного растачивания.

В отличие от сверления, операция растачивания имеет своей целью повышение размерной и геометрической точности предварительно полученного отверстия. Как правило, при растачивании деталь неподвижно закреплена, а инструменту сообщают вращательное и поступательное движения. Иногда схема обработки подразумевает взаимное движение заготовки и инструмента.

Чаще всего растачивание применяют для увеличения диаметра, повышения качества поверхности или обработки фасонных поверхностей отверстия, ранее полученного сверлением. Зачастую операция растачивания объединяется с обработкой внутренних канавок, формированием фасок или нарезанием резьбы.

Как это работает

В качестве примера возьмем обработку отверстий под вкладыши коренных подшипников коленчатого вала небольшого блока двигателя. Традиционно для обработки подобных отверстий используют расточную оправку с направляющими пластинами в следующей последовательности (обозначим ее вариант 1.0):

— «Пилотная» расточная оправка обрабатывает первое отверстие.
— Расточная оправка с несколькими пластинами последовательно выполняет получистовую и чистовую обработку со 2 по 5 отверстий.
— Вывод расточной оправки из отверстия.

Преимуществом данного метода обработки является возможность её выполнения на горизонтальных или многоосевых обрабатывающих центрах с ЧПУ. Отсутствует необходимость в использовании специальных расточных станков и приспособлений. Однако в данном случае диапазон размеров обрабатываемых деталей может ограничиваться мощностью станка, при недостатке которой резко падает качество обработки. Кроме того, подача и отвод режущего инструмента внутри готового отверстия должны осуществляться медленно и с высокой точностью во избежание появления следов повреждений режущими кромками обработанной поверхности.

Геометрия расточной оправки Kennametal позволяет подавать ее сквозь необработанные отверстия по внецентровой траектории

Геометрия расточной оправки Kennametal позволяет подавать ее сквозь необработанные отверстия по внецентровой траектории

Другим способом обработки таких отверстий является одновременное растачивание (вариант 2.0). Основная сложность в этом случае заключается в прохождении расточной оправки с режущими и направляющими пластинами сквозь необработанные отверстия, имеющие меньший диаметр по сравнению с обработанными.

Станкопроизводители нашли выход из этого положения. Решением служит традиционная расточная штанга, закрепляемая в контрподшипнике.

Обработка ведется в следующей последовательности:

— Блок цилиндров смещается вверх относительно линии центров
— Расточная штанга подается сквозь деталь в подшипник на противоположной стороне
— Блок цилиндра возвращается  и фиксируется в исходном положении
— Отверстия подвергаются получистовой и чистовой обработке
— Блок цилиндров снова смещается вверх, расточная штанга извлекается

Данная схема обработки характеризуется увеличенной скоростью подачи и отвода, так как инструмент имеет опору по обоим концам. Геометрическая точность полученных отверстий выше по сравнению с 1 вариантом обработки. Недостатком является необходимость специального зажимного приспособления, способного поднимать деталь, а контрподшипник препятствует обработке детали с обратной стороны.

Вариант обработки 2.1 подразумевает использование многоосевых обрабатывающих центров с поворотными рабочими столами и (или) шпинделями в сочетании с более сложными расточными штангами с раздвижными направляющими пластинами. Процесс обработки проходит в следующей последовательности:

— «Пилотная» расточная оправка вводится в отверстие 5 и обрабатывает его
— Деталь разворачивают на 180 градусов
— Ось X-Y обрабатывающего центра регулируется так, чтобы расточная штанга
подавалась со смещением относительно центра отверстий
— Расточная штанга с направляющими пластинами центрируется в отверстии 5
— Направляющие пластины, разжимаясь, фиксируют штангу в отверстии
— Отверстия 1–4 подвергаются получистовой и чистовой обработке
— Направляющие пластины подаются в обратном направлении
— Расточная штанга извлекается со смещением относительно центральной оси

В варианте 2.1 используются возможности многоосевого оборудования. Данный способ обработки обладает преимуществами 1 варианта — не требует подъема детали и наличия контрподшипника. А также имеет достоинство варинта 2 – закрепление инструмента с двух сторон. К недостаткам метода можно отнести сложность внутренней организации станка и специальной оправки, их дороговизну и особые правила эксплуатации. Недостаток смазки во внутренних механизмах системы может повлечь за собой их серьезную поломку, вызвать заклинивание инструмента внутри дорогостоящей детали.

Асимметричное решение

Инженеры-конструкторы Kennametal в сотрудничестве с крупным производителе автомобильных блоков двигателей усовершенствовали метод одновременного растачивания, предложив для этого асимметричный инструмент (Вариант 3.0). Данный вариант объединил все преимущества вышеупомянутых методов и позволил избежать их недостатков.

Блок цилиндров – отличный пример детали, при обработке которой необходимо эффективное линейное растачивание

Блок цилиндров – отличный пример детали, при обработке которой необходимо эффективное линейное растачивание

Как и большинство совершенных технологических решений, принцип, лежащий в его основе, весьма прост. Как правило, направляющий диаметр расточной оправки представляет собой цилиндр или формируется тремя или более направляющими пластинами. При подаче и отводе инструмента между направляющим диаметром и отверстием практически нет зазора. Решение компании Kennametal также характеризуется наличием направляющих пластин, но расположенных таким образом, чтобы обеспечивать свободу движения инструмента, даже в необработанном отверстии. Подвод инструмента осуществляется по внецентровой траектории. Последовательность процесса обработки выглядит следующим образом:

— «Пилотная» оправка растачивает отверстие 5
— Деталь поворачивается на 180 градусов
— Асимметричная расточная штанга подается со смещением относительно оси отверстий
— Инструмент выставляется по центральной оси и одновременно обрабатывает отверстия 1–4
— Инструмент извлекается со смещением относительно центра на высокой скорости отвода

Асимметричному одновременному растачиванию характерны все преимущества традиционного одновременного растачивания – высокая точность отверстий, закрепление инструмента с двух сторон. При этом не нужны дорогостоящие подъемные механизмы, контрподшипник, препятствующий эффективной обработке детали, специальные внутренние механизмы. Стоит также отметить тот факт, что подача и отвод инструмента выполняются на высоких скоростях на обычных обрабатывающих центрах, что повышает эффективность техпроцесса в целом.

Данное решение, как и любое другое решение Kennametal, представляет собой совокупность усовершенствований, которым подверглись различные элементы, например, сменные режущие пластины, которыми может комплектоваться ассиметричная расточная оправка. Высокоточные режущие пластины RI8 имеют восемь рабочих кромок с заранее заданным обратным конусом, обеспечивающим возможность беспрепятственного отвода инструмента на высокой скорости. Точность регулировки оправки по диаметру равна 1 микрометру. Высокое усилие зажима, обеспечиваемое крепежным винтом с конической головкой, предотвращает смещение пластины.

Конструкция расточной оправки обеспечивает установку режущих пластин непосредственно в корпус инструмента. Это устраняет необходимость в дополнительных картриджах и решает проблему потери точности за счет допусков их изготовления и установки пластин в них.

В целом асимметричное совместное растачивание повышает жесткость обработки, скорость процесса, снижает интенсивность технического обслуживания инструмента и станка. Учитывая его совместимость с обычными обрабатывающими центрами с ЧПУ, это решение подойдет большинству производителей, находящихся в поиске методов усовершенствования процесса растачивания.

Читайте также пресс-релиз «Kennametal получила признание за свои заслуги в сфере инноваций на протяжении 30 лет сотрудничества с BMW«.

Источник новости – пресс-релиз от
ООО «Кеннаметал», г.  Москва

О компании Kennametal

Более 75 лет компания Kennametal Inc., лидер в области технологических разработок, радует своих клиентов решениями, повышающими эффективность металлорежущих операций даже в самых сложных условиях. Компания поставляет инновационные износостойкие инструменты и решения, являющиеся результатом серьезной научно-исследовательской деятельности; Kennametal Inc. имеет представительства в 60 странах мира и обеспечивает потребности клиентов, занятых в аэрокосмической, энергетической, промышленной, горнодобывающей и транспортной отраслях. Численность сотрудников компании приближается к 14 000, а ее оборот составляет 3 миллиарда долларов США. Половина его приходится на зарубежный рынок (за пределами Северной Америки), причем 40 % оборота Kennametal Inc. занимают «инновационные» продукты, запущенные в производство за последние пять лет. Компания является обладателем таких титулов как «Компания с самой высокой этикой» (Ethisphere), «Выдающийся новатор» (Product Development Management Association), «Самая безопасная компания Америки» (EHS Today). Выбрав одним из главных приоритетов безопасность, Kennametal активно инвестирует в техническое обучение, совершенствование промышленных технологий и исследования в области материаловедения, обеспечивая ожидаемый уровень эффективности и экономического благополучия своим клиентам. Более подробную информацию вы найдете на сайте компании www.kennametal.com.



Понравилась статья? Поделитесь: