零缺陷的孔加工技術

   汽車安全產品是按照嚴格的標準而設計的，即使一百萬分之一的次品率或許就是100%的缺陷，這就要求安全產品生產商必須確保零件的零缺陷。先進的機床系統為些提供了強有力的保障。

   隨著汽車工業的發展，人們對汽車安全性能的要求也越來越高，為汽車配備了如安全氣囊、ABS和安全帶等越來越多的安全裝置。對于安全產品的制造商而言，優秀的機床系統為實現汽車零件的零缺陷提供了保障。

   American TurnedProducts公司(以下簡稱"ATP公司”)自1984年起就開始供應汽車零部件產品，目前其汽車零部件的銷售額約占公司總銷售額的70％。據ATP公司的制造副總裁Harry Eighmy先生介紹，現在的汽車要求零部件供應商必須具備嚴格控制加工尺寸和精度的能力。加工工藝在不斷提高，用戶也要求更緊密的制造公差和更好的表面粗糙度。一般來說，目前的加工公差僅相當于10年前的1／2～1／3。

   就在幾年前，ATP公司還一直在使用傳統的油石珩磨加工設備。在一次國際金屬加工技術展覽會上，他們發現了采用多把金剛石鍍層刀具的單行程的孔加工機床。與ATP公司當時使用的設備相比，由ENGIS公司制造的多刀加工系統具有十分顯著的工藝優勢。

   ATP公司原來使用的珩磨加工設備有一個旋轉的珩磨頭，在加工過程中，珩磨頭在孔中往復運動，每次沖程珩磨頭在孔直徑方向上膨脹。珩磨油石(或叫珩磨工具)由很細的磨料做成，磨損較慢，可以較好地控制孔的加工尺寸和表面粗糙度。

   而單行程的孔加工機床具有多把實體的圓柱形刀具，每把刀具的尺寸依次遞增。相比而言，油石加工是用一把直徑膨脹式的刀具反復多次地通過被加工孔來進行加工，單行程方式是用一系列尺寸遞增的金剛石鍍層刀具一次通過被加工孔來進行加工。

   盡管金剛石刀具聽起來比較昂貴，但實際上，與傳統的珩磨加工工具相比它要便宜得多。金剛石刀具不僅具有很高的耐磨性，而且其磨損被分布到所有的刀具上(根據不同的加工應用，最多可達8把)，這樣每個加工零件的最終加工狀態更加一致，更換刀具所必需的停機時間更短，生產效率更高。

   典型的工藝過程為：把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；零件轉至第二工位時，第二把直徑稍大的刀具做相應的加工；零件繼續旋轉，直至所有刀具加工完畢。隨著工作臺的每次旋轉，每個工位都有相應的零件被加工，同時會有一個產品加工完成。

   正如大多數的金屬加工過程，機床僅僅是孔加工工藝的一個因素，其他如刀具系統、工裝夾具、冷卻液、加工零件的上下料等，也必須考慮周全。因此，ENGIS公司的銷售代表與用戶一起工作，明確所要完成的加工應用，推薦可使效率最大化的加工方式、零件夾具系統、加工用冷卻液、零件檢測和自動配置選項等。此外ENGIS公司還能夠為客戶提供交鑰匙工程，以確保最大的生產效率和最小的錯誤。

   因此，當ATP公司接到加工1215合金的淬火零件的大訂單時，他們完全依賴于配備自動上下料的“交鑰匙”機床，在直徑為25.4mm、長度為50mm的零件上精加工35mm深的盲孔，確保加工孔尺寸公差為0.01mm，表面粗糙度為0.7μm。

   ATP公司生產的大多數零件都是鋼制材料，在精加工孔之前，這些零件都要先進行熱處理，因而孔加工設備都集中布置，而沒有放在相應的生產線上。目前，該公司有2臺ENGIS的半自動孔加工機床和1臺自動加工系統用于汽車零部件的生產。 

   自動加工機床和手動機床在加工相同的零件時，前者的自動上下料包并不昂貴，大約僅是后者的一半，并且二者的占地面積相當，兩臺機床的加工節拍都分別為9s，但是自動加工機床可以連續運轉。研究結果表明：應用自動加工機床可使生產效率提高30％-40％。

   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，這是目前能確保實現零缺陷加工的唯一方法。

機器人上下料

   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FANUC機器人在機床前端的操作者位置上，從傳送道上取下工件，然后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6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。 

   ATP公司所要求的加工孔尺寸公差為0.01mm，表面粗糙度為0.7μm，而這個自動孔加工機床保證了更高的尺寸公差(0.0025mm～0.005mm)和更好的表面粗糙度(0.25μm～0.3μm)。

   基于自動孔加工機床優良的性能，ATP公司計劃購置更多的自動機床。目前，該公司的兩臺手動機床主要用于生產小批量零件。ATP公司正計劃用自動上下料包翻新其中的一臺設備，同時再添置一臺自動機床，新機床將安置在現有機床的旁邊，原來的兩個機床操作工人將負責第4臺機床的操作。這就意味著該公司在不增加勞動力成本的條件下，可使孔的加工效率提高50％。