用于加工中心的氣缸孔精鏜刀

Valenite氣動(dòng)控制自動(dòng)補(bǔ)償氣缸孔精鏜刀可更好地滿足氣缸孔加工的精度要求，最主要的是實(shí)現(xiàn)了在加工中心上尺寸自動(dòng)補(bǔ)償，以達(dá)到加工尺寸自動(dòng)控制的目的。另外，它具有和在專用機(jī)床加工一樣的高精度及高可靠性。

氣缸孔的精加工是整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體加工中的重中之重。為了保證氣缸孔的尺寸精度、形位公差和得到一個(gè)穩(wěn)定的Cpk值，目前國內(nèi)在氣缸體的加工中普遍采用進(jìn)口的剛性專機(jī)，并配合在線（離線）電子檢具以及自動(dòng)補(bǔ)償?shù)毒呦到y(tǒng)，實(shí)現(xiàn)尺寸的自動(dòng)控制（自動(dòng)或半自動(dòng)反饋）。但是，隨著汽車工業(yè)的競爭越來越激烈，發(fā)動(dòng)機(jī)的開發(fā)和更新速度不斷加快，剛性的專用機(jī)床已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不符合柔性加工的需求，現(xiàn)越來越多的氣缸孔加工轉(zhuǎn)移到柔性更高的加工中心上。在此，本文具體介紹了一款用于加工中心的氣缸孔精鏜刀。

圖1所示為由美國Valenite公司最新研制的用于加工中心的氣動(dòng)控制自動(dòng)補(bǔ)償氣缸孔鏜刀，該鏜刀采用HSK100接口，具有諸多加工優(yōu)勢(shì)。

圖1 氣動(dòng)控制氣缸孔精鏜刀

1. 在加工中心上實(shí)現(xiàn)半精鏜，精鏜分開加工

為了滿足氣缸孔的精度要求，Valenite在刀具設(shè)計(jì)上采用了半精鏜、精鏜分開加工的工序，以避免同時(shí)加工產(chǎn)生的振動(dòng)。半精鏜和頂面倒角采用推鏜（主軸下行）的方式，精鏜采用拉鏜(主軸上行)的方式。在加工時(shí)，首先由換刀機(jī)械手從刀庫直接取刀進(jìn)行自動(dòng)換刀，然后主軸定位到加工位置，首先進(jìn)行半精鏜（3個(gè)刀具同時(shí)加工），此時(shí)精鏜的刀夾保持在原始位置，即精鏜刀尖所處的半徑小于半精鏜刀片刀尖所處的半徑，并不參與切削（見圖2）。當(dāng)完成半精加工后，主軸繼續(xù)工進(jìn)，進(jìn)行頂面倒角，完成倒角后，主軸后退1～2mm。這時(shí)，0.4～0.6MPa（或更大的壓力）的壓縮空氣從機(jī)床主軸通過位于刀柄法蘭側(cè)面的進(jìn)氣口輸入到鏜桿內(nèi)部，由輸入的壓縮空氣推動(dòng)鏜桿內(nèi)的拉桿；拉桿推動(dòng)一套楔塊結(jié)構(gòu)，把精鏜小刀夾頂?shù)骄�加工的尺寸，然后主軸后退工進(jìn)，進(jìn)行精鏜；完成精鏜后，鏜桿內(nèi)的壓縮空氣被排出，此時(shí)拉桿失去壓力，由內(nèi)部的一套彈簧機(jī)構(gòu)使精鏜小刀夾回到原始位置，完成整個(gè)加工循環(huán)（見圖3）；然后主軸再重新定位，循環(huán)加工余下的氣缸孔。

圖2   半精鏜氣缸孔（推鏜）

圖3   精鏜氣缸孔（拉鏜）

2. 在加工中心上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)補(bǔ)償

當(dāng)加工完一個(gè)缸體的所有孔后，通過在線檢具對(duì)已加工的孔徑進(jìn)行測量，如發(fā)現(xiàn)尺寸變小（主要由于刀片的磨損造成），則精鏜刀夾的尺寸需要精調(diào)。在加工下一個(gè)缸體之前，主軸會(huì)把刀具輸送到安裝在夾具上的氣動(dòng)卡盤裝置上，見圖4。通過這個(gè)氣動(dòng)卡盤定位加緊刀具最前端的精調(diào)旋鈕后，機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)，主軸順時(shí)針或逆時(shí)針每回轉(zhuǎn)10°，精鏜尺寸在半徑方向上增或減0.0025mm，從而實(shí)現(xiàn)精加工尺寸的自動(dòng)補(bǔ)償。最大可回轉(zhuǎn)360°，在直徑方向上總的調(diào)整量為 0.18mm。

圖4   氣動(dòng)卡盤裝置

3. 高加工精度及可靠性

Valenite 氣動(dòng)控制自動(dòng)補(bǔ)償氣缸孔鏜刀的這種史無前例的設(shè)計(jì)可在加工中心上獲得與在專用機(jī)床上同樣的加工功能和穩(wěn)定性。由于鏜刀利用了加工中心主軸回轉(zhuǎn)的補(bǔ)償代替專機(jī)上的伺服電機(jī)補(bǔ)償系統(tǒng)，可保證精鏜重復(fù)定位精度在0.002mm，氣缸孔的圓柱度公差小于0.01mm。

4. 其他特點(diǎn)

該氣動(dòng)控制自動(dòng)補(bǔ)償氣缸孔鏜刀除了以上的三大特點(diǎn)之外，還具有以下特點(diǎn)；

（1）帶內(nèi)冷；

（2）動(dòng)平衡設(shè)計(jì)，采用PCBN刀片進(jìn)行高速加工；

（3）可直接采用車間標(biāo)配的0.4～0.6MPa的壓縮空氣，不需要增加其他的增壓設(shè)備，也可使用5MPa的高壓冷卻液來驅(qū)動(dòng)精鏜刀夾；

（4）調(diào)整精度高，最小調(diào)整量為半徑方向0.0025mm；

（5）半精鏜，精鏜切削參數(shù)可以單獨(dú)調(diào)整；

（6）精鏜采用拉鏜加工，避免退刀痕；

（7）加工效率高；

（8）維修成本低。