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アルミニウムエンジンのシリンダボア粗いの効率的な処理、ファインボーリング

鋳鉄製のシリンダーライナーはブランクにあらかじめキャストされているため。 シリンダーボアの粗い穴、細かい穴、部分的な穴の加工は同じプロセスに集中しており、全アルミニウム製エンジンブロックの生産ラインの処理のボトルネックとなっています。 この目的のために、新しい切削理論を使用してツールを合理的に最適化すると、生産コストが削減されるだけでなく、低消費電力で効率的な処理が実現します。

エンジン(図1を参照)は全アルミニウム製で、軽量、優れた熱放散、低エネルギー消費という利点があります。この処理では、メインオイル通路の鋳造やリンクの切断など、多くの新しいプロセスが採用されています。生産ラインは柔軟性の高い設計コンセプトを採用しており、機械加工装置は主にマシニングセンターに基づいています。
 

Brilliance 1.8Tシリーズターボ過給エンジン
図1 Brilliance 1.8Tシリーズターボ過給エンジン

1.8Tシリンダー生産ラインは完全に柔軟な生産ラインであり、ホーニング盤を除くすべての加工装置はマシニングセンターです(図2を参照)。エンジンブロック(図3を参照)はすべてアルミニウムでできており、鋳鉄製のシリンダーライナーはブランクにプレキャストされています。アルミニウム合金は加工が容易な材料であるため、高効率加工が容易であり、鋳鉄は一般的な加工特性を備えた一般的な材料であり、2つの材料の加工性は大きく異なります。そのため、シリンダーボアの荒加工がシリンダー生産ラインの処理ボトルネックとなり、シリンダー生産ラインの生産能力が制限されます。

シリンダー生産ラインのマシニングセンター
図2 シリンダー生産ラインのマシニングセンター
 
エンジンブロックはアルミニウム製
図3エンジンブロックはアルミニウム製
より良い加工計画を取得し、シリンダー穴の荒加工効率を改善するために、シリンダー穴の荒加工の特定の条件の詳細な分析。

粗いシリンダボアの実際の加工状況は次のとおりです。機械加工では、3枚刃のファイル(図4を参照)、75°のリード角、0°の前角を使用し、ブレードはCBN材料で作られています。
特定の切断パラメーター:切削速度= 400m /分、歯当たり送り= 0.18mm、切削深さ= 2.5mm、処理時間42.5s。
 
シリンダーボアの粗穴に使用される従来のツール-3ブレードファイル
図4 シリンダーボアの粗穴に使用される従来のツール-3ブレードファイル

いくつかの異なる処理方式が試行切断用に設計されました。 テスト結果を分析した後、シリンダーボア加工の効率を制限する主な理由は2つあると考えられます。

1、退屈な振動
シリンダーボアが荒いときに発生する切削振動は、切削速度の増加とともに増加し、切削速度の増加を制限します。 さらに、切断振動はブレードを容易に損傷させ、工具交換は頻繁に行われ、その結果、装置の起動速度が低下します。

2、スピンドル負荷が高すぎる
1.8Tシリーズエンジンは全アルミニウムエンジンで、機械加工は主にアルミニウム加工です。 エネルギーを節約し、設備容量を削減するために、生産ラインは高出力マシニングセンターを使用しません。 そのため、鋳鉄製のシリンダーボアを加工する間、機械は全負荷で作動します。 機械の出力制限により、送り速度を上げるか、切削インサートの数を増やしても、材料の除去速度を上げることはできません。


切削力を減らすには、切削振動を除去し、加工効率を向上させます。 工具メーカーと協力して、新しいシリンダー穴荒加工用ボーリング工具を設計しました(図5を参照)。 従来のボーリングツールと比較して、新しいボーリングツールには次の利点があります。
 

シリンダ穴加工用の新しい荒加工用ボーリング工具
図5 シリンダ穴加工用の新しい荒加工用ボーリング工具

まず、切断角度
1、ポジティブレーキ切削

一般に、鋳鉄などの脆性材料を処理するツールでは、負のすくい角を使用してツールの強度を高め、ツールのチッピングが損傷しないようにする必要があると考えられています。 ただし、工具のさまざまな幾何学的パラメータの中で、すくい角は切削抵抗に最も大きな影響を及ぼします。 他の条件が同じであれば、工具のすくい角が大きいほど、切削力は小さくなります。

工作機械の安定性の向上とさまざまな新しい工具材料の出現により、大きなすくい角工具で脆性材料を処理できるようになったため、新しいファイルでは正の10°すくい角を使用します。 0°のすくい角または負のすくい角を持つ従来のボーリング工具と比較して、正のすくい角のすくい角はより少ない切削力を生み出します。 切削力は、切削パラメータを減らすことなく効果的に低減できます。これにより、切削が軽くなるだけでなく、切削振動の発生も効果的に低減されます。


2、90°リード角
放射状の切削コンポーネントは切削振動の主な原因であり、放射状のコンポーネントが大きいほど、振動を引き起こす可能性が高くなります。 新しいボーリングツールは、90°のリード角を使用し、主切れ刃に放射状の切削コンポーネントを生成しません。 リード角が小さい工具と比較して、半径方向の切削コンポーネントが大幅に削減され、切削プロセスがより安定します。

第二に、ブレードクランプ方式
通常のクランプ方法でCBNやサーメットなどの超硬刃を使用すると、刃に正のすくい角を作ることは不可能であり、工具に正のすくい角を作ると、刃の取り付けと調整が難しくなります。


従来のクランプブレードと比較して、垂直ブレードは大きなすくい角のブレードを簡単に製造でき、ブレードはより大きな切削抵抗に耐え、工具の信頼性を向上させることができます。垂直インサートのすくい面は、他の部品やツールの部品と接触することはありませんが、切りくず溝の設計は制限され、最適化が容易になります。通常のクランプタイプのブレードと比較して、ほとんどの場合、垂直ブレードはより優れた切りくず破壊効果、より合理的な切りくずスペース、よりスムーズな切りくず除去、および安定した加工プロセスの取得が容易です。 したがって、新たなボーリング工具のブレードは、垂直クランプ方法で取り付けられています。

第三に、ブレードの素材と構造

セラミック工具は、現代の金属切削における新しいタイプの材料工具です。 高硬度、高強度、高赤硬度、高耐摩耗性、優れた化学的安定性、低摩擦係数が特徴です。 近年、さまざまな添加剤の使用と微粒子の適用により、セラミックインサートの破壊靭性と耐衝撃性が大幅に改善されました。 衝撃荷重下での荒加工に使用できるセラミックタイプが登場しました。 穿孔プロセスは連続切削であり、切削プロセス中に衝撃が発生しないため、セラミックブレードは荒加工にも使用できます。 CBNツールと比較して、セラミックツールは摩擦係数が低く、同じ条件下での切削抵抗が小さくなります。 したがって、新しいボーリング工具はCBNインサートを使用せず、安定した切削を促進するセラミックインサートが選択されます。

セラミックブレードに十分な強度を持たせるため。 いくつかの比較テストの後、ブレードは80°のブレード角を持つW字型ブレードを採用し、工具のノーズ半径は0.8 mmであり、刃先と工具先端は不動態化されていることが判明しました。 不動態化されたブレードは、刃先の微視的な欠陥をなくし、工具寿命を効果的に延ばすだけでなく、刃先の強度を高め、切削プロセスの安定性を向上させます。

新しいボーリングツールの特性に従って、さまざまな処理パラメータを使用して比較実験を実施し、最終的に処理パラメータを次のように決定しました。切断速度= 500m / min、歯ごとの送り= 0.12 mm; 切り込みの深さは制御不能で調整されていません。 新しいボーリング工具が刃先の数と切削速度を上げると、処理時間は30.5秒に短縮され、加工効率は39%向上します。新しいツールがさまざまな面で採用している防振対策により、機械加工プロセスの安定性が向上し、ブレードの異常な損傷が基本的に排除され、ツールの交換回数が減り、デバイスの起動速度が向上します。上記の2つの要因に基づいて、シリンダーボアが粗いOP20プロセスの生産効率は約6%向上します。


新しいボーリング工具の使用効果を分析することにより、新しい工具材料の優れた性能が完全に活用されます。 新しい切削理論によるツールの適切な最適化により、生産コストが削減されるだけでなく、低消費電力で効率的な加工が可能になります。
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