为重型柴油机加工提供最适合的刀具方案
——瓦尔特携先进技术走进洛阳一拖集团
2013年4月15日---16日，全球知名刀具生产商瓦尔特在河南洛阳一拖集团参与了该集团重型柴油机项目加工技术分析与交流活动。该交流会由一拖集团与机电商报社共同组织，在集团技术中心举办，参与者均是集团的技术和研发骨干。由于此次交流会的专业性、先进性、实效性极强，一拖集团高层管理人员给予了高度重视并深度参与。
洛阳重型柴油机厂坐落在洛阳动力谷——洛阳市重点打造的国际先进节能环保新型动力机械制造业基地。作为一拖重型柴油机制造基地，这里装备有一系列世界尖端制造设备，高、精、尖的生产线将实现柴油机最大功率从130马力提高到300马力，排放量达到欧盟Ⅲ类标准的生产目标。该项目总投资4.8亿元，分两期进行：一期投资2.9亿元，年产K114、S116大功率柴油机各5000台;二期在此基础上扩大产能。项目全部建成后，可年产4万台大功率柴油机。
在本次交流会上，瓦尔特的行业专家结合重型柴油机各个关键部件的加工难点不仅就刀具解决方案进行了针对性的介绍，还分享了众多成功应用经验。
图1：技术交流不仅包括了介绍，更重要的是现场积极互动，针对性解决问题。
粗精加工燃烧室面和油底壳面时，受到刀库、换刀机械手、以及主轴功率的限制，一般用户都会使用Ø125或者Ø160的刀盘，瓦尔特着重推出了F4045的七边形面铣刀盘，这款面铣刀为45度主偏角，使用刀片为七边形，拥有14个有效切削刃可带来最经济的成本效应，刀盘为Ø160，密齿铣刀(Z=22)，同时这款刀具也可选用Ø200，Z=28的另一类型。
图2：F4045 七边形盘铣刀
这款刀具有多个非常突出的特点，其中刀片锁紧部分：使用锲块式刀片锁紧结构;使用Torx Plus 螺钉，提高了操作性能，锁紧扭矩和松开扭矩更大。这两个特点带来的直接效果就是可以快速更换刀片，并且刀片定位锁紧更加稳定。刀片部分：使用七边型负型刀片，具有最大化的切削刃数量;前角为正型，切削更加轻快，可有效降低切削功率消耗;刀片具有CVD或PVD涂层可选。
图3：锲块式刀片锁紧
图4：两种涂层的刀片，瓦尔特(Tiger.tec)老虎刀片和瓦尔特 (Tiger.tec Silver) 银虎刀片
而针对洛阳重柴项目的加工特点，瓦尔特认为PVD涂层的银虎刀片进行加工最为适合，该刀片性能锋利，并且有很强的抗热裂纹的能力，加工时的线速(Vc)可以达到100m/min。同时这款刀具的刀体表面经过镀硬镍处理，使得抗磨损和抗腐蚀能力更强，排屑更加流畅。
在精加工燃烧室面时，F4045的结构可以改制成非标形式，依据客户需求和刀盘的直径可以变化为整体式或帽盖式结构，可在端面安装修光刃刀片，并且修光刃刀片具有4个切削刃，使用小刀夹调节，结构简单，可靠性高。
图5：F4045精加工非标刀具，具有小刀夹调节的4刃修光刃刀片
在粗加工汽缸孔时，根据加工时切削余量不均匀、要求大进给、耗时长且不能有振动等特点，瓦尔特介绍了整体刀杆带小刀夹设计的非标刀具，由于使用多刀齿和正前角刀片，不等矩设计以减少振动，采用抗振系统，该刀具已成功地帮助多个用户解决了加工难点。
图6：粗加工汽缸孔非标刀具
在精加工汽缸孔时，瓦尔特MODCO带自动补偿的精镗汽缸孔镗刀则更为胜任。该刀具有4个半精镗小刀夹推镗，并有一个倒角小刀夹加工孔口倒角，加工时小刀夹弹出拉镗汽缸孔;可使用车间内的压缩空气或冷却液通过机床主轴驱动刀具，瓦尔特提供整套系统，包括镗刀、控制系统和量具，使加工形成一个闭环。加工出的汽缸孔圆柱度小于10um，加工时可以补偿刀片磨损，没有外置的拉杆或者无需特殊的补偿器，调节器的最小尺寸调节 < 5um，最低只需要4bar的压缩空气，适合高速加工，可以采用CBN刀片或者PCD刀片。
图7：瓦尔特带补偿机制的MODCO刀具
在加工缸盖部分，瓦尔特着重讲解了粗精加工座圈底孔和导管孔底孔的系列刀具。在加工这类孔时往往需要进行倒角并修正气道，而修正气道时切削深度是会变化的，并且修正气道是重度的断续切削，极易产生振动。针对以上加工特点，瓦尔特设计了机夹式复合镗刀用以粗加工，齿数设计为2+1+1，针对加工工件的不同可选择使用标准或非标刀片，刀具无需调整，操作容易，加工安全;可实现粗钻，扩和孔加工一体。
图8：缸盖孔加工
图9：机夹式复合镗刀用以粗加工座圈底孔和导管孔底孔
精加工座圈底孔和导管孔底孔的要求相对更高，孔径一般为IT7, 有时要求 IT6，圆度小于10µm，导管孔对座圈孔的同轴度大约为20µm，表面质量要求Rz = 2µm，角度公差+/- 0.25°，而一般以烧结合金或含铜烧结合金为加工材料。针对一拖专机加工的特点，瓦尔特设计了新的解决刀具：该刀具使用双杆驱动，大拉杆驱动滑块，内置小拉杆驱动铰刀;精车气门座圈倒角，机床主轴与滑块2轴联动，一个刀片可加工不同角度或圆弧;动平衡的设计以及轻盈刀体适合于高切削速度;前端伸出的多刃整体硬质合金多刃铰刀带有内冷孔。
图10：瓦尔特设计的用于专机的精加工座圈底孔和导管孔底孔的刀具
针对缸体缸盖加工的常用工件材料铸铁和蠕墨铸铁的孔加工，瓦尔特还重点介绍了经典的XD钻头和X.treme系列钻头。瓦尔特的XD系列钻头最大加工深度可达70倍径，堪称世界纪录，并且在加工中无需退刀，相对枪钻而言其加工效率提高了数倍。XD钻头钻尖进行了涂层处理，并且具有内冷孔，排屑槽进行特殊的螺旋形设计并抛光，排屑时流畅;有4个加工刃带，其中2条位于中间位置，可以获得较好的支撑。
图11：瓦尔特的XD系列钻头最大加工深度可达70倍径，堪称世界纪录
瓦尔特在介绍加工曲轴内铣刀具时，针对重柴加工的特点重点分享了一款非标设计刀具。这款刀具已在多个汽车生产厂商处得到了成功应用。刀具设计复杂，刀片布置合理，功能也十分强大，同时其切削刃多，刀具寿命长，通过刀夹设计增强了刀具应用的灵活性。在加工的过程中可同时进行主轴颈、颊面、连杆颈的加工。粗加工时使用三种刀片，精加工使用二种刀片。
图12：已在多个汽车生产厂商处得到成功应用的非标设计刀具
图13：带有并列刀盘的曲轴内铣刀，使用多达5种刀片同时进行主轴颈、颊面和连杆颈的粗精一体加工
图14：在技术交流会后，一拖集团技术负责人带领瓦尔特的行业专家参观了一拖大柴项目的生产现场，在车间进行更多的互动交流。
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