使用刀具現(xiàn)狀

    目前汽車制造業(yè)的機械加工所使用的刀具主要是超硬刀具材料,如加工高強度鑄鐵件，一般采用CBN、SiN陶瓷、Ti基陶瓷及TiCN涂層刀具材料制作的刀具，銑削速度可達2200m/min；加工高硅(Si)鑄鋁件采用PCD、超細硬質(zhì)合金刀具加工，其銑削速度也可達到2200m/min，鉆、鉸削速度分別可達80m/min和24m/min;加工精鍛結(jié)構(gòu)鋼件采用SiN陶瓷、Ti基陶瓷及TiCN涂層刀具加工，其車削速度達200m/min。此外，在加工各種精鍛鋼制齒輪時，則采用高鈷(Co)粉末冶金高速鋼。其表面涂復(fù)TiCN的高速鋼整體滾刀、剃齒刀，內(nèi)、外表面加工的各類拉刀，其滾削速度為110m/min,剃齒切削速度為170m/min，拉削速度為10～25m/min。?

    在刀具使用方面，主要是在數(shù)控機床上采用HSK空心短錐柄，可與各種多刃專用銑刀、復(fù)合式孔加工刀具組成高速工具系統(tǒng)，完成多工序、多工位切削加工，其高速動平衡≤2.5G；在汽車零件的精加工生產(chǎn)自動線上，廣泛采用自動檢測裝置和半自動補償?shù)毒�。如上海大眾汽車有限公司引進的精鏜缸孔用自動補償?shù)毒呤遣捎靡獯罄鸐arposs公司生產(chǎn)的電動式測量儀，在零件加工完后，對加工尺寸進行測量比較，將信號送入Valenite公司提供的自動補償機構(gòu)，啟動步進電機，改變漲刀量，進行刀具自動補償；采用自動徑向進給刀具加工缸體曲軸孔及軸承擋止推面，在一次走刀完成孔與端面的鏜削加工，可保證工件端面對孔的垂直度和兩端面的相互平行度。?

    今后的發(fā)展趨勢是，將普遍采用高速(超高速)干式切削技術(shù)。采用超硬材料制作的各類刀具、復(fù)合(組合)或各類高速切削刀具的結(jié)構(gòu)設(shè)計與制造技術(shù)將成為刀具品種發(fā)展的主導(dǎo)技術(shù)。其中無屑加工工藝的搓、擠、滾壓成形類刀具的應(yīng)用將會更加廣泛；超硬刀具材料發(fā)展會更快，應(yīng)用領(lǐng)域會更加擴大。?

    汽車各類零件加工工藝及所用的刀具

    孔類零件的加工

    零件的孔加工多半采用多刃復(fù)合式(刀刃機夾、鑲焊組合)結(jié)構(gòu)，以鉸、擠削代替磨削。在一次性走刀過程中完成孔的精加工，其轉(zhuǎn)速達3000r/min,走刀速度達1.5～3m/min,精度達5～7級，粗糙度Ra＝0.7μm,槍鉆轉(zhuǎn)速達8000r/min,Ra＝2μm。德國Mapal公司生產(chǎn)的精密鏜、鉸刀，以其獨特的結(jié)構(gòu)、超精密的內(nèi)孔精度、優(yōu)異的表面粗糙度及高的經(jīng)濟效益被汽車工業(yè)廣泛采用。Mapal刀具為單刃切削刀具，刀片采用精密研磨的可轉(zhuǎn)位刀片。在刀體上鑲有兩塊以上的支承導(dǎo)條，幾乎在刀片進入工件切削的同時，支承導(dǎo)條也緊跟在對應(yīng)的位置起支撐作用，并吸收切削時所引起的振動和阻力，保證內(nèi)孔圓度和圓柱度在1～3μm以內(nèi)，其孔徑公差達H6。在汽車發(fā)動機氣門導(dǎo)管孔加工中，其加工精度、表面質(zhì)量都優(yōu)于槍鉆加工。汽缸孔鏜削采用雙工位、機床主軸內(nèi)置式、軸向往復(fù)運動推拉桿機構(gòu)。往復(fù)走刀分別用于粗鏜和精鏜，鏜削速度達800m/min。?

    平面類零件的加工

    平面類零件的銑削多半采用具有密齒、過定位、重復(fù)夾緊結(jié)構(gòu)的徑、軸向雙向可調(diào)高速密齒面銑刀。銑刀直徑250～400mm，軸向跳動≤±0.0025mm。零件裝配平面的加工是以銑代磨，粗糙度Ra＝0.7μm，不平度＜0.02mm。?

    精銑刀盤的刀片可通過偏心螺釘進行調(diào)整，調(diào)整精度達0.002mm。在中等進給精銑加工時，采用普通刀片與修光刀片合理布置，零件表面粗糙度可明顯改善；大進給精銑加工時，全部采用修光刀片，可獲得理想的表面粗糙度。?

    銑削鋁合金材料的工件時，采用各種規(guī)格的不等齒距的銑刀以及大的軸向與徑向前角，刀具的前刀面經(jīng)拋光處理，切削時切削力小，無振動，表面質(zhì)量佳。?

    曲軸主軸承蓋的加工，則采用倒置、排列式機夾復(fù)合成形拉削專用刀具，安裝3種共713片可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金涂層(TiCN)刀片，進給速度25m/min,班產(chǎn)1750件，拉削切削余量1.5～3mm。?

    在汽車的連桿加工中，其分離面漲斷工藝、雙側(cè)面臥式雙軸圓臺平面磨削工藝都是目前國外連桿生產(chǎn)普遍采用的高質(zhì)量、高效加工工藝。?

    軸類零件的加工

    汽車曲軸主軸頸、連桿軸頸的加工是采用雙工位車——拉削專用刀具。刀盤直徑為700mm，刀盤圓周裝有40片硬質(zhì)合金涂層刀片，每10片為1組，切削速度為150m/min，快進速度為4.6m/min，徑向切削余量為1.5～3mm。此外，一些零件的軸端頭外圓柱面加工采用成形組合外圓銑、鉸削專用工具，一次走刀完成外圓和端面粗加工，替代單刃車削加工工藝。?

    齒輪加工

    圓柱齒輪加工?

    國外大多采用多頭涂層高速滾刀(切削速度110m/min以上)及徑向剃齒刀滾、剃成形，以剃代磨。大量采用數(shù)控切齒設(shè)備，大大提高了加工效率，加工精度可穩(wěn)定在7級以上；用硬質(zhì)合金刀具進行硬齒面切削成為當(dāng)前的重要研究領(lǐng)域。?

    國內(nèi)100m/min以上的高速滾齒在一些合資企業(yè)應(yīng)用。珩齒、磨齒、徑向剃齒也有不同程度的應(yīng)用，但大多數(shù)是加工效率、精度及穩(wěn)定性較差，一般只能達到8級精度。?

    直齒錐齒輪加工?

    國外大量采用精鍛工藝，在精度要求高的場合保留切齒工藝，目前國內(nèi)精鍛工藝已獲得應(yīng)用，但在汽車生產(chǎn)中應(yīng)用較少，大多還是采用切齒工藝。?

    螺旋錐齒輪加工?

    國外螺旋錐齒輪加工大都采用數(shù)控銑齒機切齒，熱處理后采用數(shù)控研齒機研齒；配對精細裝配或采用數(shù)控銑齒機，熱處理后采用數(shù)控磨齒機磨齒，較好地糾正了熱處理變形，可不配對裝配。硬齒面刮削技術(shù)在螺旋錐齒輪加工中有一定應(yīng)用。?

    Gleason、Oerlikon公司都推出了用于六軸數(shù)控設(shè)備的最新設(shè)計、分析和測量軟件，使得螺旋錐齒輪的設(shè)計、加工、齒形修正形成了智能化的閉環(huán)系統(tǒng)。?

    采用齒輪測量中心，由于工藝先進、自動檢測，使之測量準確、精度高、效率高。?

    發(fā)動機幾種傳動軸上的花鍵齒形加工采用雙工位、成對配置的搓、擠無屑加工專用刀具，一次往復(fù)運動，將花鍵齒形搓擠成形。?

    國內(nèi)螺旋錐齒輪加工大多采用普通銑齒機加工，熱處理后進行研齒。其切齒精度低，研齒的真正功能未能發(fā)揮出來。材料的熱處理變形的控制能力差。?

    一汽集團、東風(fēng)汽車公司剛引進的Gleason和Oerlikon公司的數(shù)控磨齒機尚未用于生產(chǎn)。齒輪檢測一般采用周節(jié)檢查儀、漸開線檢查儀、基節(jié)儀等，少數(shù)廠家采用齒輪檢測中心。?

    殼體類零件加工

    該類零件多半屬于平面、多孔位薄壁零件結(jié)構(gòu)，其剛性差，對孔位的精度要求較高，所以國外多半采用加工中心進行加工。?

    差速器殼體內(nèi)球面的鏜削采用主軸內(nèi)置式機床，其推拉桿軸向往復(fù)運動，帶動鏜刀頭二維成半圓軌跡移動，疊加殼體回轉(zhuǎn)運動，一次走刀完成球面成形鏜削加工。我國根據(jù)產(chǎn)品市場的多品種需求，已形成了由過去的大量專用組合機床的生產(chǎn)線向由數(shù)控機床和加工中心組成的柔性生產(chǎn)線方面轉(zhuǎn)移的趨勢。采用三坐標(biāo)測量機進行半自動非在線測量，檢測精度較高，但效率不高。?

    磨削加工

    平面磨削國內(nèi)大多采用大平面高精度磨床，磨削粗糙度為Ra＝0.5μm，磨削速度8.0m/s。?

    外圓磨削國內(nèi)采用高精度數(shù)控外圓磨床。?

    內(nèi)圓磨削國內(nèi)采用高精度內(nèi)圓磨床，磨削粗糙度Ra＝0.2μm。?

    今后的發(fā)展趨勢是：在圓柱齒輪加工方面將解決國產(chǎn)機床的精度和剛度問題，解決刀具材料及其壽命問題，發(fā)展高速滾齒和硬齒面加工技術(shù)；發(fā)展徑向剃齒和穩(wěn)定珩齒工藝；引進數(shù)控齒輪加工機床，提高整體加工水平。在錐齒輪加工方面，發(fā)展精鍛工藝加工直齒錐齒輪，以便提高效率，降低成本；對于螺旋錐齒輪，將逐步形成較完善的螺旋錐齒輪試制體系。對設(shè)計、強度分析、試制、試驗和生產(chǎn)準備等將形成一套完備的軟、硬件環(huán)境，解決投產(chǎn)前切齒工藝的關(guān)鍵技術(shù)；具備高精度、低噪音齒輪的研制和開發(fā)能力；有效承擔(dān)新產(chǎn)品試制和小批量、高精度特殊品種齒輪的生產(chǎn)任務(wù)；細化裝配工藝，確定合理的質(zhì)量檢驗環(huán)節(jié)和工藝節(jié)拍，對不同齒輪產(chǎn)品的不同需求確定相應(yīng)工藝措施；齒輪試制和生產(chǎn)車間均應(yīng)配有齒輪檢測中心，實現(xiàn)自動檢測，減少人為誤差。在殼體零件加工方面，將采用高速加工中心模塊系統(tǒng)加工殼體類零件，生產(chǎn)線將匹配三坐標(biāo)測量機或自動量儀，實現(xiàn)自動或半自動在線檢測。在各類平面的加工方面，將開發(fā)大平面高速高精度磨床磨削平面，其粗糙度達Ra＝0.5μm；開發(fā)強力磨床、高精度數(shù)控外圓磨床和點磨削工藝磨削外圓；開發(fā)高精度內(nèi)圓磨床磨削內(nèi)圓表面，其粗糙度可達Ra＝0.2μm。