适用于批量生产的高效钻头

作者:Mathias Schmidt 文章来源:MM《现代制造》 点击数:272 发布时间:2018-10-26
在提高汽油发动机尾气涡轮增压器(ATL)批量生产的经济效益方面,最新一款高效钻头展示出了其很强的能力。通过与汽车行业制造厂商的共同开发,该新款钻头在加工高耐热不锈钢产品时的使用寿命可以提高1~3倍。
适用于批量生产的高效钻头

多年以来,“小型化”是汽车行业的一种显著的发展趋势:随着环境保护法规的实施,汽车制造厂商越来越多地采用了小排量、大功率和低油耗的汽油发动机。通过涡轮几何外形(VTG)可调的新一代尾气涡轮增压器,可以实现小型化的节能型发动机(图1)。这种涡轮增压器可被用来在低转速范围内提高扭力,从而达到比柴油发动机更为显著的提高效率的目的。

图1 尾气涡轮增压器由新鲜空气侧(空压机)和尾气排放侧(涡轮)所构成。空压机外壳与压缩轮(如图所示)一起,共同组成了一台空压机
图1 尾气涡轮增压器由新鲜空气侧(空压机)和尾气排放侧(涡轮)所构成。空压机外壳与压缩轮(如图所示)一起,共同组成了一台空压机

尾气温度方面的挑战

长久以来,带有VTG的尾气涡轮增压器在柴油发动机上已经成为一种标配。而在汽油发动机方面,迄今为止对能够耐受900℃以上尾气温度的铬、镍和硅等耐高温结构材料的大批量、高效率和高经济性的加工尚未获得成功。耐热型不锈钢材料在超过600℃温度和氧化性与还原性的大气环境件下仍具有很高的抗氧化性,趋向于合成并表现出很大的韧性。Müller Präzisionswerkzeuge公司在采用专为经济性批量加工汽油发动机VTG尾气涡轮增压器而开发的Croniplus高效钻头时,就面临着这种挑战(图2)。

图2 双主轴系统中的Croniplus钻头可以实现对工件的同步性和经济性的加工
图2 双主轴系统中的Croniplus钻头可以实现对工件的同步性和经济性的加工

Müller Präzisionswerkzeuge公司成立35年以来一直从事针对钻、镗及铣作业的VHM特种刀具的大批量制造,并且全部在德国进行。该特种刀具专业厂商主要向定期供应或大批量供应的汽车零部件供应厂商、设备制造厂商、外协加工厂和其他金属加工企业提供支持。

Müller Präzisionswerkzeuge公司一贯要求公司的工程师们为解决在大批量制造中所面临的各种问题(即尾气涡轮增压器批量制造的效率和经济性等问题)提供专业学识和才能。因此,Müller Präzisionswerkzeuge公司与汽车行业里的知名的厂商一起开发出了Croniplus高效钻头,并在批量生产中对之进行了密集的测试(图3)。

图3 所设计的Croniplus高效钻头专门适用于对高耐温的不锈钢和高韧性的钢材的加工
图3 所设计的Croniplus高效钻头专门适用于对高耐温的不锈钢和高韧性的钢材的加工

降低刀瘤生成程度

高效钻头拥有一个新型容屑槽设计新的端面外形,和一个经过特殊平整的极为锋利的表面结构。所设计的该款钻头是特别用于对高耐热的不锈钢和高韧性钢材的经济性加工的,其最大优点在于刀瘤生成量低和部件的温度较低,因此可以提高后续加工过程的安全性。此外,还可以阻止钻屑与主刀刃的粘连和颗粒物从刀刃边缘剥离时可能产生的喷溅现象。由此可以对批量生产过程中所产生的钻屑进行有效管理并降低刀具磨损程度。

汽车零部件供应厂商对尾气涡轮增压器加工过程中所做的各类测试结果证明了Croniplus钻头在实际作业时的高效性。高效钻头也被用于对各类涡轮增压器外壳和Nozzel环的钻孔加工上。

针对涡轮增压器的涡轮外壳的1.4848(耐热不锈钢)材质的加工,可以采用直径为8.0mm~12.0mm的Croniplus阶梯钻头。在此类加工场合中,Croniplus钻头可以达到Vc=40m/min的切割速度和f=0.2mm/转的进给量。这相当于加工60个工件的使用寿命和7.2m的加工行程。而市面上相应常见的钻头的加工行程仅为4.2m和35个工件。采用Croniplus(12mm直径)钻头对涡轮增压器的1.4849材质的外壳加工的数据也显示出了类似的结果。市面上常见的钻头的使用寿命是600个工件,相当于5.1m。但Croniplus特种刀具可以达到双倍寿命的数值,即9.35m。这就意味着它可以实现更多的部件加工数量(1100件的使用寿命)。

对另一种部件的加工结果则更为显著:即对尾气涡轮增压器核心部件的Nozzel环的加工,针对涡轮的可调外形(VTG),它可赋予汽油发动机很高的扭力和更高的工作效率。针对含有19%铬和19%镍的Pleuco材质的加工,可以采用4.3mm~8.0mm直径的Croniplus多级钻头。市场中常见的钻头可以达到Vc=40m/min的切削速度和f=0.1mm/转的进给量,其使用寿命为8m(1000个钻孔)。相对比而言:Croniplus钻头则可以达到Vc=53m/min和f=0.14mm/转的进给量以及28m的使用寿命。它可以使使用寿命延长3倍,并以3500个孔数显著提高了部件的加工数量。

所设计的Croniplus特种刀具可以很好地适应于各种实际用场合。通过使用这种钻头,用户可以降低刀瘤生成的程度,并使刀具的使用寿命最大延长3倍,从而显著降低生产成本和加工时间。