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质量精度,尽在掌控

来源:国际金属加工商情     发布时间:2022-05-16
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精密机加车间必须满足重要应用领域所要求的详细规格和严格公差,而且必须对生产流程中的方方面面都做到完全控制。毕竟,“控制(control)”这个英文单词就是CNC(Computer Numerical Control,计算机数字控制)中的重要一环。



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实际上,“控制”的领域还扩展到了与交叉孔去毛刺、气缸珩磨、表面抛光、边缘加工以及将零件交付客户前的清理工作等相关的多种精加工工具及技术。


这就极大地提高了机加车间的风险,因为本质上,他们的声誉——以及利润和生存能力——都押在其加工技术上。不能满足客户所要求的极其精确的规格和严格公差,可能就意味着违约。


也许还会导致更重要的后果:在至关重要的航空航天、医疗、电气、军事及其他应用领域中使用劣质产品,可能产生巨大的灾难。


James Mawazeb在位于美国德克萨斯州休斯顿的JR精密焊接机厂担任首席工程师和运营总监。他介绍说,在给交叉钻孔去毛刺时有个常见的加工挑战。


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在生产过程中去除毛刺是产出高质量、高精度零件的关键。在许多应用中都是用交叉孔的方式制造流体、润滑剂以及气体管道的。如果不能为这些关键管道成功去除毛刺,可能会导致堵塞或湍流。毛刺还会使零件无法对中,影响尺寸公差,影响加工零件的整体效率。


Mawazeb说:“例如,在航空航天领域或汽车发动机、传动部件等的加工中,即使一个毛刺都有可能造成巨大的故障。”


Mawazeb也拥有电气工程学位,他表示:在配电和传输组件等产品上也可能出现同样情况。“即使一个小毛刺,甚至只是一条裂纹,都有可能导致变压器或断路器内部故障,产生大规模电气故障。”


毛刺是特别成问题的,当处理高温合金,如钛,蒙乃尔铜镍合金,因科镍铬不锈钢,Incoloy镍铬铁合金,因瓦合金,Rene合金和哈氏合金时,在机加过程中,钻头和铰刀很快就会变钝,并且会产生难以去除的、大的、挤压的毛刺。影响毛刺尺寸的其他因素是切削深度和切削速度。


为了确保紧固件及其他旋转或配对部件的完美匹配和耐久度,保证通孔倒角和孔加工过程中没有金属毛刺的产生至关重要。幸运的是,有很多加工工艺可供选择。通常工程师会根据所需的光洁度、加工材料、合金类型和毛刺大小来选择精加工工具。


通过在加工流程中将磨料工具集成起来,就能以较低的成本,为需要交叉钻孔的复杂零件或其他难以进行内部加工的零件进行去毛刺、珩磨、表面抛光等处理。


为了满足客户要求,机加工车间必须在交叉钻孔处以及其他区域(比如底切处)稳定地去除毛刺和锐边。为此,可使用一种柔性磨石,这是为数不多的一种工具,可以触碰到底切处以及交叉孔,也可以切断边缘。


 Mawazeb介绍说,他使用的是位于美国洛杉矶的Brush Research Manufacturing公司(缩写为BRM)提供的工具Flex-Hone。 这家公司因发明这款工具且在全球成功推广此品牌而闻名。Flex-Hone的特点是具有微小的研磨性小球,可永久安装在柔性细丝上,是一种低成本的精密表面处理、去毛刺和边缘加工的混合工具,有各种尺寸、磨料类型及研磨方式可供选择。


Flex-Hone提供优质的镍涂层金刚石磨料,可用于硬质合金、陶瓷和航空航天钢合金等材料的研磨,也有专为高温合金设计的更硬的CBN(立方氮化硼)材料供选。


 为达到最佳效果,通常将去毛刺工具旋到横孔开口的主孔内。顺时针划几下后,取下工具,将主轴反向旋转,将柔性磨刀逆时针方向再划几下。通过正反向旋转,创造对称的去毛刺模式。使用冷却剂以保持金属切削屑及毛刺的悬浮状态。

尼龙研磨刷


还有一种精细去毛刺、边缘加工及表面处理方式,就是尼龙研磨刷。在某些情况下,使用此类工具可以消除传统由倒角工具和面铣刀进行的加工操作。


现今的淬火钢和合金,很可能需要用尼龙研磨丝制成的砂轮刷来进行更有力的去毛刺处理。


例如,BRM公司开发的NamPower圆盘刷系列产品,就是将柔软的尼龙研磨细丝粘到纤维增强的热塑性塑料基体上制成的。这款圆盘刷将陶瓷和碳化硅独特地结合起来,像一款灵活的锉刀,会沿着零件轮廓,擦、锉零件边缘和表面,以实现最大的毛刺去除率和理想的表面光洁度。其他常见用途还有边缘加工、零件清洗和除锈。


但是对于今天的淬硬钢和合金来说,此类型工具很可能效果不够强。为实现更强的去毛刺效果,可能需要使用由尼龙研磨细丝制成的砂轮刷。这种尼龙细丝由碳化硅制成。金刚石磨砂可用于当今最硬的金属和合金。


Mawazeb说,为去除一个极其坚硬的4140钢合金部件上加工孔里的大毛刺,他使用了一款直径为3英寸的复合材料轮毂径向轮刷。这种轮刷是圆形的,填充材料均匀分布,从中心向周边径向延伸。会在被加工零件上的刀具边缘或表面上涂刷,更主动地去毛刺。 Mawazeb还介绍说:这款刷子还能在四个端口处实现柔软的边缘切断效果,不会过于锋利,也不影响表面光洁度。


 Mawazeb说,虽然表面光洁度低似乎没有毛刺那么重要,但也会引发隐患。“如果没有理想的表面光洁度,零件之间很可能无法实现精准贴合,工程师想要解决这个麻烦,就得选用一个全新的零件。这是机加工车间质量控制流程不得不面对的问题。”


 Mawazeb补充说:“机加工车间很清楚优良表面光洁度的价值,因为如果光洁度达不到客户的标准,就没法留住老客户。机加工车间需要保持产值。”


如果在某个项目中,客户明确要求不锈钢零件只需要粗糙的表面处理来提高涂层应用效果的话,可以用同一款尼龙研磨刷完成所需的表面光洁度,采用可轻微去毛刺的磨料刷即可。此类工具是多功能的。

自动化=控制


还有一种可确保精加工过程控制的方法是将去毛刺及精加工过程自动化。这种方式有利于数控零件制造商降低劳动力成本,提高大批量零件的完成速度。


 虽然这些工具涉及了研磨,但在加工过程中它们其实并不会产生多少磨料砂砾。即使产生了细微的量,也是与加工过程中所产生的金属屑、磨屑和刀具磨损程度相当的。


通过在加工流程中将磨料工具集成起来,就能以较低的成本,为需要交叉钻孔的复杂零件或其他难以进行内部加工的零件进行去毛刺、珩磨、表面抛光等处理。去除交叉钻孔处及其他难接触区(如底切处、槽或内孔)的毛刺及锋利边缘等流程,本来是又乏味又耗时的。


 Mawazeb说:“我们随时都可以在机械加工流程中二次操作,不仅能节省时间金钱,还能减少内部劳动力需求。我们制作的零件很复杂,有很多交叉孔,如果每次都让人类员工重复此流程来确保零件质量水平,一定会有质量不一致的隐患。”


 “将零件取下自动生产线,之后由人手工完成,必定会导致几百个零件中出现一些不太准确或超出公差的次品。 因为——老实说——人类不可能完美。但数控机床出品的,次次都近乎完美。”

本文中所有图片均由Brush Research Manufacturing公司提供。


来源:荣格-《国际金属加工商情》


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