Инновации 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.
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.
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.
