數(shù)控刀具在汽車制造業(yè)中的應(yīng)用

發(fā)布日期:2012-08-29    蘭生客服中心    瀏覽:2581

汽車作為先進制造業(yè)的代表,對生產(chǎn)設(shè)備的精度和柔性都有很高的要求。而數(shù)控刀具在汽車制造業(yè)中起到了關(guān)鍵作用,許多工序必須使用專用刀具、復(fù)合刀具,如發(fā)動機曲軸,無論是內(nèi)銑、車車?yán)是高速外銑工序,所使用的都是專用刀具,這些刀具的刀體制造復(fù)雜,技術(shù)含量高,這就對我國工具制造企業(yè)提出了很高的要求。
下面就從幾個方面闡述數(shù)控刀具在汽車制造行業(yè)中的應(yīng)用:

1 PCD超硬刀具的在汽車制造業(yè)中的應(yīng)用


PCD刀具的應(yīng)用是實現(xiàn)高速、高效、高穩(wěn)定性、低成本的最有效途徑。由于PCD刀具具有極高的硬度,在高切削速度下,能保持很高的耐磨性,又因它和有色金屬的摩擦系數(shù)非常小,切削中不會產(chǎn)生積屑瘤,加工的表面粗糙度非常好,尺寸精度很穩(wěn)定,刃口可以做得很鋒利,切削中非常輕快,尤其是在刀具的出口處幾乎沒有飛邊毛刺。如帶柄PCD銑刀、PCD鏜刀、PCD鉸刀等,刀柄型式主要為圓柱柄、錐柄和HSK柄。這種刀具(尤其是多齒刀具)的特點是切削刃對刀柄的跳動小(如刃長為30mm的HSK柄PCD銑刀的切削刃跳動僅為O.002mm),尤其適合于對各種有色金屬零件的成形面、孔、階梯孔等進行大批量高速加工。例如,采用鋁基體刀盤的PCD高速銑刀(六刃,直徑100mm),最高轉(zhuǎn)速可達20,000r/min以上,切削速度可達7,000m/min ,適合于汽車零部件的成形面加工。








圖1 PCD超硬刀具

圖2 面銑刀


2 數(shù)控面銑刀和整體硬質(zhì)合金刀具在缸體加工中的應(yīng)用



























    圖3 發(fā)動機生產(chǎn)線

    圖4 定位孔的加工

    圖5 貼合面的加工

    圖6 進氣口排氣口加工

    圖7 復(fù)合刀具的應(yīng)用

    圖8 曲軸的加工



  1. 面銑刀在汽車缸體上的應(yīng)用

  2. 整體硬質(zhì)合金復(fù)合刀具在汽車制造中的應(yīng)用

  3. 在現(xiàn)代汽車工業(yè)中,平面銑削應(yīng)用極為普遍。為適應(yīng)汽車工業(yè)的需要,工具制造廠商推出了銑削鑄鐵及硅鋁合金材料的銑刀和刀片系列。這此刀具、刀片使得加工效率和零件表面質(zhì)量都得到大輻度的提高。缸體是發(fā)動機的關(guān)進零件之一,其材料有鑄鐵和硅鋁合金兩種,不同的材料其加工性能各不相同,比如在加工灰鑄鐵、球墨鑄鐵和高密度球墨鑄鐵時,這些鑄鐵都有不同的加工特性,其中灰鑄鐵含有網(wǎng)狀硬組織,表現(xiàn)為脆性,加工時,刀具易產(chǎn)生崩刃;球墨鑄鐵和高密度球墨鑄鐵有一定塑性,可產(chǎn)生鐵屑,但刀具切出時,工件也會產(chǎn)生翻邊,導(dǎo)致刀尖損壞,同樣的工件鑄造過程不同,其加工性能也不同。針對不同的材料,不同的加工條件,工具制造商推出了相應(yīng)的專用刀片系列,在汽車發(fā)動機的加工中發(fā)揮了極其重要的作用。

    成功案例:


    • 客戶單位:某汽車發(fā)動機制造廠;

    • 零件名稱:發(fā)動機缸蓋;

    • 零件材料:QT450 HB230

    • 加工設(shè)備:立式加工中心,濕式加工;

    • 加工內(nèi)容:粗銑發(fā)動機缸蓋頂面;

    • 切削參數(shù):Vc=200m/min,f=0.5mm/r,ap=2mm

    • 實驗結(jié)果:我公司加工零件數(shù)80件/刃;競爭對手加工零件為5O件/刃。性能上略勝一籌,我公司性價比高,得到了客戶的認(rèn)同。


    各工具制造商在孔加工精度和加工效率方面各有優(yōu)勢,為了適應(yīng)汽車行業(yè)對刀具的需求,他們在刀具的材料、刀具的結(jié)構(gòu)設(shè)計和涂層方面都作了深入的研究,尤其是在加工鋁合金等有色金屬時,目前已經(jīng)開發(fā)出了金剛石涂層硬質(zhì)合金鉆頭、DLC涂層硬質(zhì)合金鉆頭或帶金剛石燒結(jié)體刀齒的鉆頭,這大大提高了刀具的使用壽命和被加工件的尺寸精度。

    切削案例


    • 鉆頭規(guī)格:Ø12

    • 被切削材料:42CrMo,硬度HB250~300

    • 機床:DECKEL MAHO GmbH公司DMU70V高速加工中心

    • 切削速度:Vc=75m/min,每轉(zhuǎn)進給量:fr=0.25mm/r,(轉(zhuǎn)速n=1990r/min,進給速度Vf=497.5mm/min)

    • 鉆孔深度:L=30mm

    • 鉆頭壽命:鉆孔數(shù)量2988個,總切深89.4m


    總之,鉆頭的切削條件總的趨勢是高速化,隨著被加工材料的不同,切削速度已可分別達到200~300m/min。高速鉆頭切削是一種高速大進給量的發(fā)展趨勢,類似球頭立銑刀切削條件的發(fā)展趨勢。切削實踐表明,提高切削速度有利于切屑形態(tài)的合理化和改善加工表面的粗糙度,預(yù)計今后仍將沿著高速切削的方向發(fā)展;提高進給量對斷屑排屑和延長刀具壽命非常有利.因此,今后也仍將沿著大進給的方向不斷發(fā)展。

3 數(shù)控成型復(fù)合刀具在缸體加工中的應(yīng)用


隨著汽車市場競爭的不斷加劇,利潤空間越來越小,各個汽車制造商為了降低成本,提高加工效率,就不斷地改進汽車制造工藝,這時以前需要幾道加工工序才能完成的內(nèi)容現(xiàn)在合并成一次加工而成,這不僅縮短了加工時間,提高了加工效率,而且更進一步提高了零部件的加工精度,大大減小了加工成本,這時各種形式的成型刀具、復(fù)合刀具就發(fā)揮了極其重要的作用,這些成型刀具的刀片可以是焊接式的也可以是刀片式的,根據(jù)不同的客戶不同的需求,其結(jié)構(gòu)形式也各不相同。為了滿足汽車行業(yè)不斷的需求,上海工具廠有限公司2006年開發(fā)出了各種形式的復(fù)合成型刀具,這類刀具將PCD超硬刀具與硬質(zhì)合金刀具有機地結(jié)合在一起,可以實現(xiàn)由粗加工到精加工一次成型,目前該類刀具在各大汽車公司得到了廣泛的應(yīng)用。

4 數(shù)控整體刀具在曲軸加工中的應(yīng)用


由于發(fā)動機曲軸自身結(jié)構(gòu)的特殊性,目前國內(nèi)轎車曲軸生產(chǎn)線多為高速柔性生產(chǎn)線FTL(Flexible Trallsfer Line),這種生產(chǎn)線的特點是不僅可以加工同系列曲軸,而且還可加工變型產(chǎn)品、換代產(chǎn)品和新產(chǎn)品。對于曲軸主軸頸加工應(yīng)優(yōu)先選用CNC內(nèi)銑或CNC高速外銑,連桿頸的加工用CNC高速外銑。如果毛坯是鍛鋼毛坯,CNC內(nèi)銑更有利于斷屑。不宜采用CNC車-車?yán),由于平衡塊側(cè)面是斷續(xù)車削,曲軸轉(zhuǎn)速又很高(約1000r/min),崩刀現(xiàn)象很嚴(yán)重。根據(jù)我公司的產(chǎn)品特點,我們在曲軸端面螺紋孔的加工、直油孔的加工和斜油孔的加工方面具有很大的優(yōu)勢,目前我公司的整體刀具已經(jīng)在上海大眾、上汽汽車和通用汽車公司得到了廣泛的應(yīng)用。

5 總結(jié)


本文通過介紹數(shù)控刀具在汽車加工行業(yè)的應(yīng)用闡述了上海工具廠有限公司數(shù)控刀具在汽車加工方面的技術(shù)水平,為了滿足汽車加工越來越高的要求,我們在提高數(shù)控刀具技術(shù)開發(fā)能力的基礎(chǔ)上,還必須加大對汽車加工技術(shù)的研究,提升我們的技術(shù)服務(wù)質(zhì)量。

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