零缺陷的孔加工技術

現在的汽車制造業要求零部件供應商具備嚴格的加工零件尺寸和精度控制能力，一百萬份之一的次品對於這個零件本身來說就是百份之一百的缺陷。幸運的是，汽車零部件制造商得到來自機床設備供應商的幫助，機床系統實現了加工零件零缺陷。
位于美國賓夕法尼亞洲伊利地區的American Turned Products(ATP)公司自1984年起成為汽車制造業的零件供應商，目前汽車零部件約占公司銷售額的70%。據公司的制造副總裁Harry Eighmy先生介紹，幾年前，ATP公司還使用傳統的油石珩磨加工設備進行孔加工。在一次國際金屬加工技術展覽會上，他們發現美國ENGIS公司的多把金剛石鍍層刀具的單行程孔加工機床比起ATP當時使用的設備，具有顯著的工藝優勢。
傳統的油石珩磨是用一把直徑膨脹式的刀具反復多次的通過孔進行加工，單行程的孔加工機床具有多把實體的圓柱形刀具，每把刀的尺寸依次遞增。其典型的工藝過程如：加工零件放置在回轉工作臺的夾具上，當加工零件轉至第一工位時，第一把刀具做一次單行程的加工，零件轉至第二工位，第二把直徑稍大的刀具做相應的加工，零件旋轉直至所有的刀具加工完畢。工作臺的每次旋轉，每個工位上都有相應的零件被加工，而且有一個成品被完成。
金剛石刀具不僅具有高的耐磨性，而且其磨損被分布到所有的刀具上，這樣每個加工零件的最終狀態更加一致，更換刀具所必需的停機時間更短，生產效率更高。而且金剛石刀具比傳統的珩磨加工工具便宜。
鑒于上述優點，ATP公司購置了兩臺ENGIS半自動孔加工機床和一臺自動加工系統用于汽車零部件的生產。正如大多數的金屬加工過程，機床僅僅是孔加工工藝過程的一方面。ENGIS的銷售代表與用戶一起工作，明確所要完成的加工應用，推薦最具效率的加工方式、零件夾具系統、加工用冷卻液、零件檢測、自動配置選項等。
加工實例：ATP在配備自動上下料的交鑰匙機床上加工1215合金的淬火零件，要求在直徑25.4mm、長50mm的零件上精加工35mm深的盲孔，加工孔尺寸公差0.01mm，表面粗糙度Ra0.7μm。
在自動上下料系統中，離散的熱處理零件由滾動進料器送進傳送道，一個小型的發那科機器人站在機床前端的操作者位置上，從傳送道上取工件，送到機床回轉工作臺的上料工位的夾具夾頭中。機床回轉工作臺將這個發動機調速零件帶到不同的加工工位。這樣，一個零件經過六把直徑逐漸加大的單行程的金剛石孔加工刀具。當零件轉至下料工位時，機器人將它從夾具夾頭中移至檢測工位。如果零件在合格范圍內，零件將通過檢測工位至卸料傳送帶，最終將被送到機床圍欄外的收集筐中。
Eighmy先生指出了自動加工機床的一些優點，自動上下料包并不是非常昂貴的，大概僅僅是手動機床的一半，并且占地面積與手動機床相當。兩臺機床的加工節拍是相同的，9秒，但是自動加工機床可以連續運轉，零件產量提高了30%至40%。另外，自動的孔加工機床可保證更高的尺寸公差0.0025mm至0.005mm，孔表面粗糙度Ra0.25μm至Ra0.3μm。最重要的考慮是自動加工機床排除了人為過失，保證了每個零件在完全相同的狀態下進行加工，這是我們能確保實現零缺陷加工的唯一方法。