Высокопроизводительное и традиционное торцовое фрезерование для чугунных головок блока цилиндров

Чугун остаётся основным материалом для головок блоков цилиндров дизельных двигателей благодаря своей термостойкости, но обработка расходы составляют 18-25% от общей стоимости производства. Хотя традиционное торцевое фрезерование обеспечивает проверенную точность, новые стратегии высокопроизводительного фрезерования обещают более быстрое удаление материала. Это исследование проверяет, могут ли современные инструменты HFM соответствовать автомобильным стандартам класса II (ISO 12164-2) при повышении производительности.

Методология

1. Экспериментальная установка

Мы обрабатывали образцы из серого чугуна (марка G3000) в трёх условиях:

• Традиционная: торцевая фреза диаметром 4 дюйма, 0,012 дюйма/зуб, 500 SFM

• HFM: инструмент диаметром 1,5 дюйма, 0,039 дюйма/зуб, 985 SFM

• Гибридная: черновое фрезерование HFM + чистовое традиционное

Все использованные испытания:

• Охлаждающая жидкость: синтетическая эмульсия 8% (Blaser Swisslube)

• Измерение: координатно-измерительная машина Mitutoyo (повторяемость 0,0002 дюйма)

• Контроль износа инструмента: Zoller Genius 3

2. Сбор данных

Параметры, отслеживаемые каждые 15 циклов:

• Шероховатость поверхности (Mitutoyo SJ-410)

• Износ боковой поверхности инструмента (стандарт ISO 3685)

• Фактическое и запрограммированное время цикла

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

• HFM показал на 28% более высокую скорость удаления металла, но требовалось более частое заменение инструмента

• Традиционное фрезерование обеспечивает более точную плоскостность (0,003" против 0,005")

• Гибридный подход обеспечивает баланс между скоростью и точностью

Обсуждение

1. Практические последствия

Для предприятий по производству двигателей в больших объемах:

• HFM оправдан для предварительной обработки, где допуски ±0,02" являются достаточными

• Традиционные методы остаются предпочтительнее для окончательных уплотнительных поверхностей

Анализ затрат на оснастку показывает:

• HFM позволяет сэкономить $3,20/на деталь в категории трудозатрат

• Увеличивает затраты на вставки на $1,75/на деталь

2. Ограничения

Выводы относятся конкретно к:

• Чугун G3000

• Диапазон твёрдости 35-45 HRC

• Вертикальные обрабатывающие центры

Заключение

HFM демонстрирует очевидную экономию времени при обработке головок блоков цилиндров из чугуна при условии стратегически правильного применения. Производителям следует:

• Применять HFM для некритичных поверхностей

• Использовать традиционное фрезерование для финишных проходов

• Рассматривать гибридные подходы для сложных геометрий

Дальнейшие исследования должны изучить целесообразность применения HFM для обработки чугуна с вермикулярным графитом (CGI)