一 前言

　　汽車作為先進(jìn)制造業(yè)的代表，對(duì)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(dòng)機(jī)曲軸，無(wú)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，對(duì)工具制造企業(yè)提出了很高的要求。

　　下面就從幾個(gè)方面闡述數(shù)控刀具在汽車制造行業(yè)中的應(yīng)用：

二 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(shí)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(méi)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(diǎn)是切削刃對(duì)刀柄的跳動(dòng)小(如刃長(zhǎng)為30mm的HSK柄PCD銑刀的切削刃跳動(dòng)僅為O．002mm)，尤其適合于對(duì)各種有色金屬零件的成形面、孔、階梯孔等進(jìn)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(dá)20 000r／min，以上，切削速度可達(dá)7 000m／min，適合于汽車零部件的成形面加工。

三 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

　　1 面銑刀在汽車缸體上的應(yīng)用

　　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。這些刀具、刀片使得加工效率和零件表面質(zhì)量都得到大幅度的提高。缸體是發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵零件之一，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(shí)，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(shí)，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(shí)，工件也會(huì)產(chǎn)生翻邊，導(dǎo)致刀尖損壞，同樣的工件鑄造過(guò)程不同，其加工性能也不同。針對(duì)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(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)制造廠；

　　零件名稱：發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)缸蓋頂面；

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

　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果：我公司加工零件數(shù)80件／刃；競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手加工零件為50件／刃。性能上略勝一籌，我公司性價(jià)比高，得到了客戶的認(rèn)同。

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

　　各工具制造商在孔加工精度和加工效率方面各有優(yōu)勢(shì)，為了適應(yīng)汽車行業(yè)對(duì)刀具的需求，他們?cè)诘毒叩牟牧?、刀具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(shí)，目前已經(jīng)開(kāi)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

　　刀具規(guī)格：Φ12(m7)

　　被切削材料：42CrMo硬度HB250-300

　　機(jī)床：DECKEL MAHO GmbH公司DMU70V高速加工中心

　　切削速度：Ve=75(m／min)

　　每轉(zhuǎn)進(jìn)給量：fn=0.25(ram／r)

　　鉆孔深度：L=30(mm)

　　【轉(zhuǎn)速n=1990(r／rain)，進(jìn)給速度Vf=497．5(mm／min)】

　　鉆頭壽命：鉆孔數(shù)量一2988個(gè)，總切深一89.64 m

　　總之，鉆頭的切削條件總的趨勢(shì)是高速化，隨著被加工材料的不同，切削速度可分別達(dá)到200-300m/min。高速鉆頭切削是一種高速大進(jìn)給量的發(fā)展趨勢(shì)，類似球頭立銑刀切削條件的發(fā)展趨勢(shì)。切削實(shí)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(jì)今后仍將沿著高速切削的方向發(fā)展提高進(jìn)給量對(duì)斷屑排屑和延長(zhǎng)刀具壽命非常有利，因此，今后也仍將沿著大進(jìn)給的方向不斷發(fā)展。

四 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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的不斷加劇，利潤(rùn)空間越來(lái)越小，各個(gè)汽車制造商為了降低成本，提高加工效率，就不斷地改進(jìn)汽車制造工藝，這時(shí)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(shí)間，提高了加工效率，而且更進(jìn)一步提高了零部件的加工精度，大大減小了加工成本。這時(shí)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(kāi)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(jī)地結(jié)合在一起，可以實(shí)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。

五 數(shù)控整體刀具在曲軸加工中的應(yīng)用

　　由于發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸自身結(jié)構(gòu)的特殊性，目前國(guó)內(nèi)轎車曲軸生產(chǎn)線多為高速柔性生產(chǎn)線FTL(Flexible Transfer Line)，這種生產(chǎn)線的特點(diǎn)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(duì)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車一車?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／m)，崩刀現(xiàn)象很嚴(yán)重。根據(jù)我公司的產(chǎn)品特點(diǎn)，我們?cè)谇S端面螺紋孔的加工、直油孔的加工和圖8曲軸的加工斜油孔的加工方面具有很大的優(yōu)勢(shì)，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。

五 總結(jié)

　　本文通過(guò)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(lái)越高的要求，我們?cè)谔岣邤?shù)控刀具技術(shù)開(kāi)發(fā)能力的基礎(chǔ)上。還必須加大對(duì)汽車加工技術(shù)的研究，提升我們的技術(shù)服務(wù)質(zhì)量。