美国帕莱克公司AUTOFACER®反刮刀在汽轮机行业的应用案例

　　引言：帕莱克AUTOFACER®反刮刀是按照严重断续切削的加工状况，进行设计和制造的，内部的摩擦离合器保证了刀块每次打开与闭合的准确性及可靠性，确保了切削的平稳性与加工的精确度，实现了免除二次操作成本与降低零件加工成本的创新刀具解决方案，可以解决在加工反面的孔口平面和沉孔时所遇到的许多问题，是高生产效率的最佳选择。

　　自1968年起，作为全球最专业的AUTOFACER®反刮刀制造商，美国帕莱克公司延续着在全自动反刮，反镗刀领域的世界领先者的地位。在帕莱克反刮刀特有的专利技术中，我们能实现免除二次操作成本与降低零件加工成本的创新刀具解决方案。更大的反刮直径，通孔直径比，超高精度的反镗刀，都可以用帕莱克公司反刮刀来解决。

　　一、 零件加工分析
　　在全世界，几乎所有主要的汽轮机生产企业中，帕莱克反刮刀都有成功的运用案例。下面我们就以通过空气或冷却液压力打开刀块的驱动形式的反刮刀为例，在国内某汽轮机企业生产加工汽轮机排气罩中的应用案例进行介绍。

　　先来分析一下汽轮机排气罩的加工方案，图1是3米高排气罩工件，加工的难点是反刮孔位于工件3米高处和操作人员需要一直停留在工件顶部。目前常见的加工方式，使用手动安装反刮刀头进行反镗， 传统加工分为四步，第一步，刀柄进入工件反镗位置，刀杆通过工件已加工的底孔；第二步，操作人员手动安装镗刀头执行反镗；第三步，进行反刮加工和人工添加冷却液；第四步，操作人员拆卸反刮刀头，手动取出镗刀头，刀柄退出工件。在整个程序编制中，需要编辑两次程序暂停指令。切削速度Vc=10m/min,每转进给f=0.05mm/r。

　　传统刀具的加工方法存在以下三方面的不足：
　　一， 加工效率低：从刀具进入工件，人工到达3米高工件处手动装卸镗刀头，一个孔的加工完成时间需要10分钟。
　　二， 加工精度差：因为传统刀具在切削时没有全面的底孔支撑，导致已加工孔存在位置偏差
　　三， 存在安全隐患，首先，传统刀具通常在数控机床加工时都安排2人，其中1人负责操作室，另1人负责装卸镗刀头。因为负责装卸镗刀头的操作人员在3米高工件上来回装卸刀头，这些过程中因为2人工作节拍不协调很容易导致生产事故的发生；其次，负责装卸刀头的操作者在3米高的工件上来回移动，存在着很大的人身作业安全；最后，因为传统刀具在加工中无法自动冷却，所以必须让操作者接近旋转刀具来手动添加冷却液，同样存在着很大的人身作业安全。

　　下面使用帕莱克反刮刀（图2）在汽轮机排气罩的解决方案：反刮刀的工作原理是通过高压冷却压力来开启刀块，当冷却开关关闭时，通过弹簧压力来关闭刀块。

　　具体加工步骤：设计出反刮孔的图纸尺寸（图3），开始加工，帕莱克反刮刀进入工件（图5），正转，低转速，低进给让刀杆通过工件的底孔，到达安全位置（图6）— 开启主轴冷却系统让刀夹完全打开（图7） — 主轴反转，刀具按推荐参数进行反刮切削（图8） — 关闭主轴冷却系统让刀夹完全闭合 ，主轴正转，低转速、低进给让刀杆离开工件，加工完成。图9是加工后的工件表面，加工的尺寸及粗糙度符合图纸要求。切削速度Vc=80m/min,每转进给f=0.1mm/r。

　　在整个加工过程中，从刀具进入工件到反镗结束，帕莱克反刮刀无需人工辅助，无需手动操作，在整个程序编制中，无需编辑程序暂停指令。只需要通过程序控制刀夹的打开和关闭，无需主轴反转，设置和运行简单。
　　具体有以下优点：
　　一，加工效率高，帕莱克反刮刀实现了数控自动化加工，在整个反镗中只需要1人负责生产加工。反刮刀在整个加工中都是按照编制的程序进行，通过冷却液压力来打开和关闭刀块完成整个加工过程，避免了二次装夹调整刀具，简化了加工流程，单孔加工完成时间只需60秒。大大节省操作时间，整体提高5-8倍生产效率；
　　二，加工精度高，帕莱克反刮刀通过很好地与工件底孔的配合来达到非常高的反刮效果。可用于严重的断续切削，在断续切削中，在刀具旋转时，通过摩擦离合器牢牢的控制刀夹，非常平稳，没有额外的颤动，确保了加工的稳定性和精度。
　　三，安全有保证，反刮刀在整个加工过程中实现全部自动化切削，每一把帕莱克反刮刀都装有安全销。安全销经过严格的计算及精密的标定，确保过载时自动剪断，保证了操作人员的生命安全、设备的运行安全及工件的质量安全。
　　四，加工范围大，用传统刀具在进行反刮直径76.2mm时，需要进行直径上从小到大的加工。而用帕莱克反刮刀只需要一次反刮即可完成，而且对长径比几乎没有限制。短小型的设计理念，可用于流水线和CNC机床，是高生产效率的最佳运行模式。

　　帕莱克AUTOFACER®反刮刀可以解决在加工反面的孔口平面和沉孔时所遇到的许多问题，如在汽车差壳器内切削球形圆弧、反刮平面和割平面槽的组合等。帕莱克反刮刀是按照严重断续切削的加工状况，进行设计和制造的。它是由一个内部的摩擦离合器驱动，而不是离心力驱动。摩擦离合器保证了刀块每次打开与闭合的准确性及可靠性。当刀具旋转时，刀块被紧紧地夹持并紧靠在刀具头部的刀块座内，确保了切削的平稳性，没有额外的震颤和刀刃频繁的崩口和崩刃。 帕莱克反刮刀运行的方式与普通的高速钢材质的反刮刀是截然相反的，反刮刀需要运行在高转速和低进给率的状况下。事实上，使用中的要求越多，就越需要反刮刀。下面列举帕莱克反刮刀六种独特的打开刀夹的方法：

　　二、 帕莱克反刮刀六种独特的打开刀夹的方法：

　　1、 通过扭矩杆打开刀块
　　工作原理
　　当主轴反转时，使用反旋转装置来开启和闭合刀块。
　　需要有一个扭矩刀柄驱动器或者制动杆。
　　特点
　　装配和编程都非常简单
　　由主轴的正反转来非常准确地控制刀块的开启和闭合，非常适合应用于大规模生产。
　　反刮刀内部的摩擦离合器可以使用在严重断续切削的状况。
　　拥有卓越的重复连接精度的PC6连接型式。
　　非常适合高生产效率，并且需要高可靠性的场合。
　　是CNC和流水线生产的理想选择。

　　2、 通过短锥或碰撞打开刀块
　　工作原理
　　刀具锥体接触靠紧工件的通孔表面,来控制刀块的开启和闭合(工件表面必须是已加工表面)
　　特点
 简洁和功能化设计,非常适合小到中等规模生产量。
 通孔尺寸从1/4英寸到1-3/16英寸，安装了经过调校的黄铜剪切销可以保护轴向过载。
 适应CNC和普通机床，具有很强的可靠性。
 高生产效率刀具, 成本控制的最佳选择。

　　3、 通过惯性打开刀块
　　工作原理
 运用主轴在加速过程中产生的惯性来开启和闭合刀块
　　特点
 操作简便：刀块由主轴反转打开。
 较快的加工循环：无需碰撞或接触工件。
 非常高的可靠性：简洁而先进的设计理念，用于先进的CNC机床。
 切削刀块可以非常准确地打开：反刮刀内部的摩擦离合器可以使用在严重断续切削的状况
 机床需要通过加速和减速来控制刀块的完全打开和闭合。
 对于具有快速加速和减速的现代化CNC机床的理想选择。
 高生产效率刀具,成本控制的最佳选择。

　　4、 轴承导向
　　工作原理
 在反镗过程中使用一个锥度导向，可以360度全面支撑刀具。
 可调整的刀片座。
 提供扭矩刀柄和锥体驱动配置。
　　特点
 优秀的尺寸控制和重复精度，极好地解决了大长径比的加工难题。
 超高精度反镗，镗孔的最高精度公差可以控制在(0.0025mm)。

　　5、 扩大范围（轴内打开）
　　工作原理
 像折合刀一样，利用连杆和齿条打开刀块。
 提供扭矩刀柄和冷却压力驱动配置。
　　特点
 用于大的反刮直径和通孔直径比的场合(工业领域内最大)。
 允许更大的反刮直径和通孔直径比。
 可提供冷却压力或扭矩杆打开方式。
 “无极限”反刮直径范围。
 快速的加工循环，可以使用主轴反转或打开主轴中心冷却液方式，瞬间打开反刮刀的刀块。
 非常高的工作可靠性，能很好地适应非常苛刻的高生产率的要求。

　　6、 通过空气或冷却液压力打开刀块
　　工作原理
 通过高压冷却压力来开启刀块。
 当冷却开关关闭时，通过弹簧压力来关闭刀块。
　　特点
 无需主轴反转，设置和运行简单。
 是具有高压过滤器冷却系统机床的理想选择。
 短小型的设计理念，可用于流水线和CNC机床。
 高生产效率的最佳运行模式。

　　以上帕莱克AUTOFACER®反刮刀都可以运用在任何通用机床和自动机床上。实际上，在美国这种反刮切削技术已经非常普及，并且应用于各种行业，比如汽车工业、航空航天、重型装备和火车机车、电站设备、航海船舶、泵和阀等行业，希望这种反刮技术能在国内得到充分的应用。美国帕莱克公司在南京设立了标准零件的库存，交货期极短。帕莱克公司遍布全球的代表处和分销商，并有专业的技术支持队伍为客户提供免费呼叫电话和优质的服务。

（作者：帕莱克机械（南京）有限公司 刀具应用工程师 杨慧建）

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