提升曲軸斜油孔的生產(chǎn)效率
2019-7-17 來(lái)源：山特維克可樂(lè)滿(mǎn) 作者：-
圖注：在汽車(chē)行業(yè)專(zhuān)注于切削刀具和工具系統(tǒng)的眾多領(lǐng)域中，山特維克可樂(lè)滿(mǎn)是加工曲軸斜油孔的行家
曲軸是發(fā)動(dòng)機(jī)的心臟，將水平運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而推動(dòng)車(chē)輛運(yùn)動(dòng)。曲軸本身是很復(fù)雜的部件，客運(yùn)車(chē)輛市場(chǎng)要求大批量生產(chǎn)。
事實(shí)上，由于快速成長(zhǎng)的經(jīng)濟(jì)體（例如中國(guó)和印度）的需求日益增加，對(duì)曲軸的需求還會(huì)進(jìn)一步增加。
如果有提高這些關(guān)鍵零件加工效率的先進(jìn)技術(shù)，全世界汽車(chē)生產(chǎn)廠都求之不得。在汽車(chē)行業(yè)專(zhuān)注于切削刀具和工具系統(tǒng)的眾多領(lǐng)域中，山特維克可樂(lè)滿(mǎn)是加工曲軸斜油孔的行家。
眾所周知，這是一項(xiàng)的極具挑戰(zhàn)性的工序，由于孔的深徑比和鉆孔斜度都很大，所以加工效果截然不一樣，同時(shí)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)鉆頭斷裂的現(xiàn)象。然而，該領(lǐng)域所取得的新突破確實(shí)令人振奮，效果非常好，在刀具壽命和生產(chǎn)效率方面取得巨大進(jìn)步，具有大量盈利的潛力。
曲軸制造的主要材料是鑄鐵（ISO K）和鋼（ISO P），工件通常為鍛造毛坯、鑄造毛坯或?qū)嵭拿?。鑄鐵材質(zhì)通常含有球狀石墨（例如GGG60、GGG70，GGG80材質(zhì)），而由42CrMo4（240-285 Hb）和C38（900-1400 N/mm2）材料制成的鍛鋼毛坯也常見(jiàn)。是選用鑄鐵還是鋼材，主要考慮的因素包括零件的強(qiáng)度、重量和成本，目前市場(chǎng)比例大約為50：50。
挑戰(zhàn)
大端軸頸潤(rùn)滑需要斜油孔，通常每根曲軸四個(gè)孔。每個(gè)孔的角度為27～29度，直徑為5～8毫米不等（具體取決于曲軸的尺寸），深度約90毫米，通常穿過(guò)兩個(gè)相鄰的軸頸和一個(gè)平衡塊。在很多情況下，斜油孔還要與直孔交叉。由于深度可達(dá)直徑的25倍，斜油孔（和導(dǎo)向孔）通常使用深孔鉆削工序的專(zhuān)用機(jī)床在專(zhuān)門(mén)的曲軸生產(chǎn)線(xiàn)上生產(chǎn)。
迄今為止，斜油孔鉆削存在很多問(wèn)題，即角度、深度（排屑）和鉆頭斷裂 - 這些問(wèn)題就注定了刀具使用壽命永遠(yuǎn)是一個(gè)嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。其難度之大，還包括汽車(chē)行業(yè)正在朝向微量潤(rùn)滑（MQL）技術(shù)發(fā)展，而不是采用傳統(tǒng)的貫通主軸的乳化冷卻液。
解決方案
鉆削要求高效、可重復(fù)使用和加工過(guò)程安全可靠。為了解決這些難題，山特維克可樂(lè)滿(mǎn)著手研發(fā)了CoroDrill® 865，此產(chǎn)品專(zhuān)門(mén)用于加工斜油孔。
此產(chǎn)品的主要?jiǎng)?chuàng)新在于采用了全新的幾何槽形，這種全新的槽形可改善鐵屑變形和增加刀具強(qiáng)度。每個(gè)容屑槽都經(jīng)過(guò)表面精加工處理，有助于排屑并減小摩擦力，同時(shí)更精細(xì)加工的切削刃保證了一致性和成形，從而實(shí)現(xiàn)“綠燈加工”。另外，堅(jiān)固結(jié)實(shí)的槽形和優(yōu)化的刀尖特性，也有助于加大切削進(jìn)給量。
值得注意的是，CoroDrill 865槽形設(shè)計(jì)存在細(xì)微差別，既可適合ISO K球鐵曲軸，也可適合ISO P鋼曲軸。實(shí)際上，每件CoroDrill 865產(chǎn)品都是經(jīng)過(guò)定制的，以滿(mǎn)足生產(chǎn)的精準(zhǔn)要求，可調(diào)整容屑槽的尺寸和整個(gè)長(zhǎng)度，從而實(shí)現(xiàn)鉆孔性能優(yōu)化。
結(jié)論
為了突出所提供產(chǎn)品的潛在盈利能力，最近的客戶(hù)案例分析針對(duì)GGG80曲軸加工的5毫米斜油孔進(jìn)行了研究。在切削速度為50米/分（0.164英尺/分）、進(jìn)給量為0.28毫米/轉(zhuǎn) （0.011英寸/轉(zhuǎn)）、MQL微量潤(rùn)滑的壓力為17～19巴和流速為19毫升／小時(shí)的工況下，客戶(hù)見(jiàn)證了刀具使用壽命延長(zhǎng)140％，生產(chǎn)效率提高108％。另外，堅(jiān)固結(jié)實(shí)的CoroDrill 865充分證明了其磨損方式可預(yù)測(cè)，刀具完全可修復(fù)，達(dá)到嶄新如初的性能水平。
一些主要的曲軸制造商年產(chǎn)量可達(dá)五十萬(wàn)根曲軸，如此龐大的產(chǎn)量，使得刀具使用壽命和生產(chǎn)效率對(duì)底線(xiàn)盈利能力有較大的影響。
成功秘訣
除了刀具創(chuàng)新外，成功鉆削斜油孔很大程度還取決于加工策略。例如，制造商采用帶有CoroDrill 865的專(zhuān)用導(dǎo)向鉆頭，可精確可靠鉆孔和定位。導(dǎo)向鉆刀體外圓制造公差為p7，刀尖角度為150°，而CoroDrill 865的制造公差為m7，刀尖角度為135°。
導(dǎo)向孔加工好后，CoroDrill 865已經(jīng)進(jìn)入導(dǎo)向孔，可完全采用推薦的主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量。當(dāng)接近交叉孔或離開(kāi)斜面時(shí)，鉆頭距此點(diǎn)還有1毫米，此時(shí)進(jìn)給量已降低至其推薦值的0.1。整個(gè)鉆削工序連續(xù)完成 - 不會(huì)采用啄鉆。在鉆頭的外角全部離開(kāi)斜面時(shí)，便以500 rpm的轉(zhuǎn)速和600毫米/分的速度進(jìn)行后退。
切削速度和進(jìn)給量
關(guān)于推薦的切削參數(shù)，即直徑為5毫米的斜油孔，ISO K 球鐵材料選擇的切削速度為50米/分（0.164英尺/分），進(jìn)給量0.28毫米/轉(zhuǎn)（0.011英寸/轉(zhuǎn)）。對(duì)于ISO P鋼軸，根據(jù)應(yīng)用不同，推薦的進(jìn)給量范圍為0.20毫米（0.007英寸/轉(zhuǎn)）～0.28毫米（0.011英寸/轉(zhuǎn)），但切削速度應(yīng)當(dāng)增加到80米/分（262英尺/分）。
對(duì)于斜油孔加工，機(jī)床設(shè)置和刀具夾持也很關(guān)鍵。采用推薦的最大刀具跳動(dòng)量30微米 （0.00118英寸），始終使用優(yōu)質(zhì)刀架CoroChuck™或冷縮裝配變型。
微量潤(rùn)滑的因素
為了實(shí)現(xiàn)性能優(yōu)化，最關(guān)鍵的是要控制好微量潤(rùn)滑的流量和壓力。CoroDrill 865標(biāo)配有適用于微量潤(rùn)滑的接柄，但微量潤(rùn)滑系統(tǒng)的選擇需要仔細(xì)考慮。
單通道系統(tǒng)在機(jī)床的背后在冷卻液管道前使微量潤(rùn)滑的油和空氣混合，通過(guò)主軸到刀具完成混合?？墒褂脴?biāo)準(zhǔn)的刀柄，但是由于聚集在主軸上的重力作用，會(huì)導(dǎo)致潤(rùn)滑油滴出，使微量潤(rùn)滑出油量產(chǎn)生波動(dòng)。相反，雙通道系統(tǒng)在主軸上和主軸端部使微量潤(rùn)滑的油和空氣混合。這使得空氣壓力更高，微滴尺寸均勻，在鉆深孔或排屑至關(guān)重要的其它應(yīng)用時(shí)最適合。
最后，正確應(yīng)用CoroDrill 865，可讓曲軸生產(chǎn)線(xiàn)滿(mǎn)產(chǎn)能運(yùn)行，可精確加工深度為25倍切削直徑的斜油孔，其可靠性高，鐵屑控制優(yōu)異。
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