Frezowanie szybkobieżne kontra tradycyjne frezowanie czołowe żeliwnych głowic silnika

Żelazo odlewane pozostaje dominującym materiałem dla głowic silników wysokoprężnych ze względu na swoją stabilność termicznej, jednak obróbki koszty zużywają 18-25% całkowitych kosztów produkcji. Choć tradycyjne frezowanie czołowe zapewnia sprawdzoną dokładność, nowe strategie wysokiego posuwu obiecują szybsze usuwanie materiału. W tej pracy sprawdzono, czy nowoczesne narzędzia HFM mogą spełniać normy motoryzacyjne klasy II (ISO 12164-2) poprawiając jednocześnie wydajność.

Metodologia

1. Ustawienie eksperymentalne

Obrabialiśmy próbki z żeliwa szarego (G3000) w trzech warunkach:

• Tradycyjne: frez czołowy o średnicy 4", 0,012"/zęb, 500 SFM

• HFM: narzędzie o średnicy 1,5", 0,039"/zęb, 985 SFM

• Hybrydowe: HFM jako obróbka zgrubna + tradycyjne jako wykańczająca

Wszystkie użyte testy:

• Ciecz chłodząca: 8% emulsja syntetyczna (Blaser Swisslube)

• Pomiar: współrzędnościowa maszyna pomiarowa Mitutoyo (powtarzalność 0,0002")

• Monitorowanie zużycia narzędzi: Zoller Genius 3

2. Zbieranie danych

Parametry śledzone co 15 cykli:

• Chropowatość powierzchni (Mitutoyo SJ-410)

• Zużycie tylnych powierzchni narzędzi (norma ISO 3685)

• Czasy cyklu rzeczywiste a zaprogramowane

KLUCZOWE WNIOSKI

• HFM wykazał 28% szybsze usuwanie metalu, ale wymagał częstszej wymiany narzędzi

• Tradycyjne frezowanie zapewniło lepszą płaskość (0,003" vs 0,005")

• Podejście hybrydowe łączy szybkość i precyzję

Dyskusja

1. Implikacje praktyczne

Dla zakładów produkujących wysoką liczbę silników:

• HFM ma zastosowanie przy wstępnej obróbce, gdzie wystarczające są tolerancje ±0,02"

• Tradycyjne metody pozostają lepszym wyborem dla końcowych powierzchni uszczelniających

Analiza kosztów narzędzi pokazuje:

• HFM pozwala zaoszczędzić 3,20 USD/szt. robocizny

• Zwiększa koszty wstawek o 1,75 USD/szt.

2. Ograniczenia

Wnioski dotyczą konkretnie:

• Żeliwo G3000

• Zakres twardości 35-45 HRC

• Centra frezujące pionowe

Podsumowanie

HFM wykazuje wyraźne oszczędności czasu podczas obróbki głowic silnika ze żeliwa, gdy jest stosowany strategicznie. Producenci powinni:

• Stosować HFM do niekrytycznych powierzchni

• Zarezerwować tradycyjne frezowanie do przejść końcowych

• W przypadku skomplikowanych geometrii rozważyć podejście hybrydowe

Dalsze badania powinny zbadać przydatność HFM do żeliwa grafitowego sprężonego (CGI).