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行业应用

用于ABB涡轮增压器的高性能铰刀

2016-12-22

 保时捷911 涡轮增压器是四个车轮速度、安全和精度的保证。Urma CircoTec Rx 铰刀正是铰削工艺中的911 涡轮增压器。通过使用Urma CircoTec RX 铰刀,位于瑞士的ABB 涡轮增压系统在制造技术上得到极大的提升。更为重要的是:与此同时,工艺可靠性的增长十分显著。ABB 涡轮增压器是大型货轮安全性和经济推进技术的重要因素。

  保时捷911 涡轮增压器从0到100 公里时速加速时间仅需3.4 秒。非常棒。但是与ABB 涡轮增压系统公司在船用发动机涡轮增压器轴承孔的精加工工艺方面的加速相比就算不上什么了。Urma 应用工程师与制造专家Thomas Kroker( 涡轮增压器供应及生产单元,制造技术部门) 及Roger Meister(ABB 涡轮系统CAM 程序部门) 共同开发出一套加工船用涡轮增压器主轴承壳体的精加工工艺,不仅加工时间创纪录的快,而且精度和工艺可靠性都十分完美。
高达80 兆瓦功率的船用涡轮增压器

  ABB 涡轮增压系统公司研发、制造、销售及维护从500 千瓦到80 兆瓦功率的柴油机和燃气轮机。全球有约20 万套ABB 涡轮增压器安装在船舶、电厂、铁路机车、重型建筑机械和采矿机械上。全球有超过100 家服务中心提供快速、以客户为导向的高质量、全天候服务。生产、关键零部件仓库和研发部门位于瑞士巴登。

900 位员工每年生产9000套涡轮增压器

  ABB 涡轮增压系统业务部门有大约900 位员工。在瑞士巴登有38台加工中心, 另有25 台位于附近的Klingnau。每年生产大约9000 套涡轮增压器。

  按照Thomas Kroker 的说法, 可靠性是ABB 涡轮增压器的关键因素:“集装箱船上的涡轮增压器是不允许出问题的。如果发生了不该发生的问题,我们不得不立即行动。零部件必须在48 小时内抵达全球任何一个机场。大部分的船将会靠港因为有备用涡轮增压器。大型货轮通常有2-4 套涡轮增压器。最坏的情况下,我们不得不用直升机运到海上现场装配。”

  A100 型涡轮增压器壳体材料是铸铁, 从2007 年开始生产。这个工件在半米左右的距离内有几个用于压缩机的轴承位。此型号的孔径大约是100mm。公差是IT5,精度和表面质量要求极高。

  根据T. Kroker 介绍, 这个孔是在Mammut 加工中心上加工的。先是插补铣, 然后是几道精镗工序。Mammut 有集成车削功能。工件直立安装在工作台上,类似立车的安装方式。由模块化镗刀通过几道精镗工序完成孔的加工。

之前的加工方法:机床操作人员是决定性因素

  T. Kroker 解释说:“原来的工艺可行,但是机床操作人员是决定性的因素。由于工件极不对称,只能低速旋转,这当然对我们的生产时间来说是个不好的影响。镗刀的长悬深是另一个问题。我们必须非常仔细地监管精镗工序以免发生振动。这实在是一个挑战。同时我们不得不对每一个孔做数次测量以确保加工达到所需的精度。(注意,精度是IT5)。因此,精加工工序非常消耗时间。每一次测量时,操作人员都不得不停下工作,这也对工作流程造成一定的影响。幸好我们有高质量的员工使得我们得以保持可靠的生产。如果没有发现Urma 的铰刀,我们当然还会继续原有的生产方法。”

铰刀刀片看起来很象锯片铣刀

  这是Urma CircoTec RX 铰刀在图片上给人的第一印象。Rene Naef 说:“我们的铰刀在市场上比较知名。几年前当我们介绍铰刀时,有些客户会说:我们需要的是铰刀,不是锯片铣刀。

首次测试结果令人鼓舞

  T. Kroker 说:“作为一名刀具专业人士,我必须时刻更新自己的知识。因此我非常关注刀具的发展。我对Urma铰刀已经是非常熟悉了。基本上铰刀都需要有引导,通过导条或者预孔。然而在ABB,我们不可能随意地改变工艺。我们必须很仔细地评估我们能从改变中得到什么?首先考虑的是工艺稳定性。之前在这个加工工艺难度很高的涡轮增压器壳体孔上我们没有用过Urma 的铰刀。我们在一些模拟工件上做了测试。测试结果非常令人鼓舞。随后我们做了内部沟通。我们评估新工艺的优缺点。对于铰刀来说一个严峻的事实是:无论孔加工的好还是不好,这是无法调整的。
 

铰削:一种非常可靠的工艺

  Rene Naef 说:“不可调,直径固定往往是操作工不喜欢铰削的一个原因。他们对加工工艺的影响力受到了限制。一旦使用铰刀来加工,加工出来的直径就是它被制造时候的直径。作为制造者,我们必须确保我们的铰刀总是完美符合孔的公差要求。比如: 如果公差带为10um, 我们制造铰刀刀片尺寸为公差带中心偏上1-2um。这是因为铰刀在加工最初的几个孔时会磨损1-2um,然后保持稳定。在即将到达刀片使用寿命前,磨损会相对加快- 仍然是微米级- 刀片需要更换。判断刀片即将到达使用寿命并不是太难。因此我们认为这是一个非常可靠的工艺。

弱点转化为优点

  T. Kroker 说:“我必须同意Naef 先生的说法。所谓的缺点- 不可调整- 对我们来说是个很大的优点。一直以来我们始终需要合格的操作人员来完成和检测这些孔。现在我们的夜班可以实现无人生产,因为改变后的制造流程使我们可以减少90% 的加工时间。”

Urma CircoTec Rx 铰刀:铰刀中的911 涡轮增压器

  这种可能性来自于铰刀中的911涡轮增压器。Urma 称之为“UrmaCircoTec RX” 铰刀系统。用于ABB涡轮增压器孔的Urma 铰刀长度大约600mm,主轴接口为HSK100。硬质合金铰刀片的厚度只有大约5.3mm,在此应用中没有使用导条。对于这个直径来说,每个刀片有12 个切削刃。现在ABB 的技术人员使用如下切削参数:每齿进给fz 为0.35 毫米,相当于每分钟进给1200 毫米。对于Roger Meister来说这还不够,他说:“我相信如果冷却再充分一些,我们可以进一步提高进给率。当然这是另外一回事。我们不得不遵循CAM 程序关于铰刀的设定条件。在两个轴承孔之间我们的进给为30 米/ 分钟。”