Komplettbearbeitung von Hydraulikzylindern durch Schälen auf Standard-Werkzeugmaschinen

Jak uzyskać IT8 i_Ra < 0,1 µm w produkcji

Cylindry hydrauliczne są specjalnymi komponentami o wysokich wymaganiach dotyczących okrągłości i chropowatości powierzchni, co sprawia, że produkcja jest trudna. Jednocześnie cylindry hydrauliczne są uważane za standardowe komponenty w inżynierii mechanicznej. Są one często używane i nie są uważane za szczególnie wymagające technicznie, co oznacza, że ceny cylindrów hydraulicznych są stosunkowo niskie. Oznacza to również dużą presję kosztową w przypadku złożonej produkcji. Wielu producentów wyspecjalizowało się zatem w optymalizacji projektu i produkcji całego cylindra i wykorzystuje wysokiej jakości półprodukty.

W przypadku cylindrów oznacza to, że stosowane są gotowe rury, zwłaszcza w produkcji rur cylindrowych. Rury są całkowicie obrobione od wewnątrz i wymagają jedynie przycięcia na odpowiednią długość i dostarczenia wymiarów przyłączeniowych. Obecnie rury są produkowane przy użyciu połączonego procesu łuszczenia i walcowania na wiertarkach do głębokich otworów. W porównaniu do procesu honowania stosowanego w przeszłości, znacznie skróciło to czas obróbki.

Pojawia się jednak pytanie, czy w obliczu rosnących cen można przeprowadzić kompletną obróbkę na standardowej obrabiarce we własnym zakładzie produkcyjnym. Zwiększyłoby to elastyczność, a jednocześnie drastycznie obniżyło koszty surowca.

Firma ECOROLL przyjęła zatem zasadę działania narzędzi do skivingu i walcowania i dostosowała je do użytku na tokarkach lub frezarkach. Dzięki tak zwanym narzędziom SKIOC, rury mogą być teraz produkowane bezpośrednio na maszynie poprzez wewnętrzne skiving.

Narzędzia te składają się z korpusu zawierającego dwa lub trzy noże zdzierające. Na każdym ostrzu do zdzierania umieszczone są jedna za drugą dwie specjalne wkładki do zdzierania wewnętrznego. Frez wstępny najpierw doprowadza otwór do jednolitego rozmiaru, można powiedzieć, że czyści otwór. Następnie frez wykańczający tworzy ostateczną powierzchnię z głębokością skrawania_ap = 0,1 - 0,2 mm.

Wypróbowana i przetestowana zasada OMEGA została przyjęta w celu uzyskania idealnie okrągłego kształtu otworu. Noże zdzierające wpływają na siebie nawzajem. Są one zamontowane na łożyskach pływających, dzięki czemu wciśnięcie jednego ostrza powoduje wysunięcie pozostałych. Szyny prowadzące odpowiednio prowadzą narzędzie w istniejącym otworze.

Liczba dwóch lub trzech noży tnących i orientacja krawędzi tnącej bardziej w kierunku osiowym umożliwiają uzyskanie bardzo wydajnych wartości cięcia. Prędkość skrawania _vc = 100 - 300 m/min w połączeniu z posuwem f = 1 - 3 mm jest powszechnie stosowana w tym procesie.

Narzędzie jest aktywowane przez ciśnienie środka chłodząco-smarującego, co oznacza, że krawędzie skrawające nie tylko pozostają stabilne na średnicy skrawania, ale mogą również zapaść się po zakończeniu procesu i zostać wyciągnięte z otworu w szybkim ruchu posuwisto-zwrotnym. Utworzona powierzchnia nie ulega zniszczeniu w trakcie procesu. W celu aktywacji maszyna musi zostać odpowiednio doposażona. Wymagane jest ciśnienie co najmniej 70 barów i natężenie przepływu 12-24 l/min.

Wysokie natężenie przepływu jest wymagane przede wszystkim do usuwania wiórów. Dysze na krawędzi skrawającej wyrzucają wióry do przodu z rury. Niestety, nie jest możliwe odprowadzanie ich do tyłu, jak ma to miejsce w przypadku konwencjonalnego wiercenia. Prowadzi to do drugiego wymogu technicznego dla maszyny: wióry muszą być bezpiecznie odprowadzane z rury.

Aby to osiągnąć, urządzenie zaciskowe musi być zaprojektowane w taki sposób, aby za rurą znajdowała się otwarta przestrzeń na wióry. Na rysunku pokazano na przykład otwartą latarnię za urządzeniem zaciskowym, w której wióry mogą się gromadzić i być wyrzucane. Urządzenie zaciskowe musi być zaprojektowane indywidualnie dla danego elementu.

Skrawanie, czyli proces obróbki skrawaniem, osiąga już wysoką dokładność zaokrąglenia IT8. Jednocześnie jednak widoczny jest również efekt powierzchniowy. Na przykładzie testu klienta, w którym obrabiano rurę wykonaną z 42CrMo4, byliśmy w stanie osiągnąć średnią głębokość chropowatości _Rz = 8 µm i arytmetyczną chropowatość_Ra = 2 µm. Pracowaliśmy z prędkością skrawania _vc = 175 m/min i posuwem f = 3,5 mm.

Oczywiście taka jakość powierzchni nie jest jeszcze wystarczająca do produkcji siłowników hydraulicznych. Jednak standardowy proces gładkiego walcowania za pomocą mechanicznego narzędzia wielowalcowego jako końcowy etap obróbki jest w stanie obniżyć jakość powierzchni do_wartościRa < 0,1 µm. Jest to jakość wystarczająca do produkcji siłowników hydraulicznych.