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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