用于加工中心的Valenite气缸孔精镗刀

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    Valenite气动控制自动补偿气缸孔精镗刀可更好地满足气缸孔加工的精度要求，最主要的是实现了在加工中心上尺寸自动补偿，以达到加工尺寸自动控制的目的。另外，它具有和在专用机床加工一样的高精度及高可靠性。
      气缸孔的精加工是整个发动机缸体加工中的重中之重。为了保证气缸孔的尺寸精度、形位公差和得到一个稳定的Cpk值，目前国内在气缸体的加工中普遍采用进口的刚性专机，并配合在线（离线）电子检具以及自动补偿刀具系统，实现尺寸的自动控制（自动或半自动反馈）。但是，随着汽车工业的竞争越来越激烈，发动机的开发和更新速度不断加快，刚性的专用机床已远远不符合柔性加工的需求，现越来越多的气缸孔加工转移到柔性更高的加工中心上。在此，本文具体介绍了一款用于加工中心的气缸孔精镗刀。
       图1所示为由美国Valenite公司最新研制的用于加工中心的气动控制自动补偿气缸孔镗刀，该镗刀采用HSK100接口，具有诸多加工优势。
1. 在加工中心上实现半精镗，精镗分开加工
       为了满足气缸孔的精度要求，Valenite在刀具设计上采用了半精镗、精镗分开加工的工序，以避免同时加工产生的振动。半精镗和顶面倒角采用推镗（主轴下行）的方式，精镗采用拉镗(主轴上行)的方式。在加工时，首先由换刀机械手从刀库直接取刀进行自动换刀，然后主轴定位到加工位置，首先进行半精镗（3个刀具同时加工），此时精镗的刀夹保持在原始位置，即精镗刀尖所处的半径小于半精镗刀片刀尖所处的半径，并不参与切削（见图2）。当完成半精加工后，主轴继续工进，进行顶面倒角，完成倒角后，主轴后退1～2mm。这时，0.4～0.6MPa（或更大的压力）的压缩空气从机床主轴通过位于刀柄法兰侧面的进气口输入到镗杆内部，由输入的压缩空气推动镗杆内的拉杆；拉杆推动一套楔块结构，把精镗小刀夹顶到精加工的尺寸，然后主轴后退工进，进行精镗；完成精镗后，镗杆内的压缩空气被排出，此时拉杆失去压力，由内部的一套弹簧机构使精镗小刀夹回到原始位置，完成整个加工循环（见图3）；然后主轴再重新定位，循环加工余下的气缸孔。

图2 半精镗气缸孔（推镗）

图3 精镗气缸孔（拉镗）

2. 在加工中心上实现自动补偿
    当加工完一个缸体的所有孔后，通过在线检具对已加工的孔径进行测量，如发现尺寸变小（主要由于刀片的磨损造成），则精镗刀夹的尺寸需要精调。在加工下一个缸体之前，主轴会把刀具输送到安装在夹具上的气动卡盘装置上，见图4。通过这个气动卡盘定位加紧刀具最前端的精调旋钮后，机床主轴回转，主轴顺时针或逆时针每回转10°，精镗尺寸在半径方向上增或减0.0025mm，从而实现精加工尺寸的自动补偿。最大可回转360°，在直径方向上总的调整量为0.18mm。

图4 气动卡盘装置

3. 高加工精度及可靠性
    Valenite气动控制自动补偿气缸孔镗刀的这种史无前例的设计可在加工中心上获得与在专用机床上同样的加工功能和稳定性。由于镗刀利用了加工中心主轴回转的补偿代替专机上的伺服电机补偿系统，可保证精镗重复定位精度在0.002mm，气缸孔的圆柱度公差小于0.01mm。
4. 其他特点
该气动控制自动补偿气缸孔镗刀除了以上的三大特点之外，还具有以下特点；
（1）带内冷；
（2）动平衡设计，采用PCBN刀片进行高速加工；
（3）可直接采用车间标配的0.4～0.6MPa的压缩空气，不需要增加其他的增压设备，也可使用5MPa的高压冷却液来驱动精镗刀夹；
（4）调整精度高，最小调整量为半径方向0.0025mm；
（5）半精镗，精镗切削参数可以单独调整；
（6）精镗采用拉镗加工，避免退刀痕；
（7）加工效率高；
（8）维修成本低。