Phay tốc độ cao với phay mặt truyền thống cho đầu máy bằng gang

Gang đúc vẫn là vật liệu chủ đạo cho nắp máy diesel nhờ tính ổn định nhiệt, nhưng gia công chi phí chiếm tới 18-25% tổng chi phí sản xuất. Mặc dù phương pháp phay mặt truyền thống mang lại độ chính xác đã được kiểm chứng, nhưng các chiến lược phay tốc độ ăn dao cao (HFM) mới hứa hẹn khả năng bóc tách vật liệu nhanh hơn. Nghiên cứu này kiểm tra xem liệu các công cụ HFM hiện đại có thể đáp ứng tiêu chuẩn ô tô Class II (ISO 12164-2) đồng thời cải thiện năng suất hay không.

Phương pháp

1. Thiết lập thí nghiệm

Chúng tôi gia công các mẫu gang xám (cấp G3000) trong ba điều kiện khác nhau:

• Truyền thống: Dao phay mặt đường kính 4", 0,012"/răng, 500 SFM

• HFM: Dao đường kính 1,5", 0,039"/răng, 985 SFM

• Lai: Phay thô HFM + Phay tinh truyền thống

Tất cả các bài kiểm tra sử dụng:

• Chất làm mát: Nhũ tương tổng hợp 8% (Blaser Swisslube)

• Đo lường: Máy đo ba chiều Mitutoyo CMM (độ lặp lại 0.0002")

• Giám sát mài mòn dao: Zoller Genius 3

2. Thu thập dữ liệu

Các thông số được theo dõi mỗi 15 chu kỳ:

• Độ nhám bề mặt (Mitutoyo SJ-410)

• Mài mòn mặt bên dao (theo tiêu chuẩn ISO 3685)

• Thời gian chu kỳ thực tế so với thời gian được lập trình

NHỮNG PHÁT HIỆN CHÍNH

• HFM cho thấy tốc độ loại bỏ kim loại nhanh hơn 28% nhưng đòi hỏi thay dao thường xuyên hơn

• Phay truyền thống tạo ra độ phẳng tốt hơn (0,003" so với 0,005")

• Cách tiếp cận lai cân bằng giữa tốc độ và độ chính xác

Thảo luận

1. Ý nghĩa thực tế

Đối với các nhà máy sản xuất động cơ với sản lượng lớn:

• HFM phù hợp cho giai đoạn gia công sơ bộ nơi dung sai ±0,02" là đủ

• Các phương pháp truyền thống vẫn ưu tiên hơn cho các bề mặt làm kín cuối cùng

Phân tích chi phí dụng cụ cho thấy:

• HFM tiết kiệm 3,20 USD/bộ phận về chi phí nhân công

• Tăng thêm 1,75 USD/bộ phận về chi phí lưỡi cắt

2. Hạn chế

Các phát hiện áp dụng cụ thể cho:

• G3000 gang xám

• Dải độ cứng 35-45 HRC

• Trung tâm gia công đứng

Kết Luận

HFM cho thấy rõ lợi ích tiết kiệm thời gian trong gia công đầu máy gang khi được sử dụng một cách chiến lược. Các nhà sản xuất nên:

• Áp dụng HFM cho các bề mặt không quan trọng

• Dành phay truyền thống cho các lần gia công cuối cùng

• Cân nhắc phương pháp lai cho các hình dạng phức tạp

Các nghiên cứu tiếp theo nên xem xét tính khả thi của HFM với gang graphit dạng nén (CGI).