機械加工技術(shù)文章
發(fā)布時間: 2010-06-01 點擊次數(shù): 3033次
切削刀具在制造業(yè)中的應(yīng)用
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當前制造業(yè)發(fā)展的特點是競爭加劇,如何能不斷提高生產(chǎn)效率、降低制造成本,以具有競爭力的價格向客戶提供高質(zhì)量的產(chǎn)品,及時滿足用戶日益增長的需求,成為汽車制造業(yè)各企業(yè)共同關(guān)注的焦點。汽車生產(chǎn)的柔性化要求提高,要求能夠根據(jù)市場的需求及時推出新的產(chǎn)品或轉(zhuǎn)換新的型號生產(chǎn),當市場對某種產(chǎn)品有需求時必須抓住機遇生產(chǎn)出足夠滿足市場需要的產(chǎn)品。汽車制造中有大量零部件需要進行切削加工,具有技術(shù)密集程度高、生產(chǎn)批量大、制造節(jié)拍快的特征,汽車制造業(yè)中使用的刀具不僅要求其切削性能好、工作壽命長,還要求其具有高度的穩(wěn)定性,同時還要具有很高的性能價格比,金屬切削和刀具技術(shù)作為機械加工工藝環(huán)節(jié)中zui活躍的因素,成為提高生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量、降低制造成本的關(guān)鍵技術(shù)之一。
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高速和大切削量快進給加工 % @5 e" O' \3 L* e* s5 C
K三維網(wǎng)技術(shù)論壇汽車及其零部件制造特別是新工廠、新項目的制造過程越來越多地向著高速加工的方向發(fā)展,越來越多地采用數(shù)控高速加工中心,很多加工中心機床的主軸轉(zhuǎn)速已可達數(shù)萬轉(zhuǎn)。同時快速進給也得到很大發(fā)展,配合高速加工,采用密齒銑刀,提高進給速度,如在鋁合金變速箱零件的加工中,有的面的銑削進給速度達15m/min以上,甚至可達18m/min以上。 三維,cad,機械,技術(shù),汽車,catia,pro/e,ug,inventor,solidedge,solidworks,caxa,時空,鎮(zhèn)江1 R* X& Y( F7 R# c
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為了提高生產(chǎn)效率,在汽車零部件的加工中,減少或合并加工工序的趨勢也很明顯,例如取消半精加工,粗加工后直接進行精加工,粗鏜后直接精鏜,鉆孔后精鉸一次到位,面粗銑后一次精銑達到要求,在粗加工中盡可能多地切除加工余量,隨后的一次精加工直接保證加工尺寸和形狀、位置精度以及表面加工質(zhì)量,這就對機床和刀具都提出了很高的要求。 三維網(wǎng)技術(shù)論壇* e% I* W$ D2 m$ i8 `維網(wǎng)技術(shù)論壇
新型硬質(zhì)合金刀具和超硬刀具廣泛使用
[三維|cad|機械|汽車|技術(shù)面對加工的需要,刀具材料發(fā)生了很大變化,新型硬質(zhì)合金刀具和超硬刀具在當代汽車制造業(yè)中獲得了廣泛使用,尤其是在鉆削、鉸削、銑削、車削等加工中。
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新型硬質(zhì)合金刀具近年來發(fā)展很快,其具有高的硬度和良好的綜合切削性能,同時又具有合適的性能價格比,已在汽車制造業(yè)得到了應(yīng)用并取得了良好的效果。目前硬質(zhì)合金刀具正在發(fā)展新的配方,采用新的成形和燒結(jié)技術(shù),向著采用納米技術(shù)和超細粉末、開發(fā)兼具高硬度和韌性的新型硬質(zhì)合金刀具的方向發(fā)展。
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三維網(wǎng)技術(shù)論壇同時超硬刀具在汽車制造業(yè)獲得了越來越廣泛的應(yīng)用,其中主要是CBN(立方氮化硼),PCD(聚晶金剛石)刀具和陶瓷刀具的應(yīng)用。如氣缸體缸孔的加工在半精鏜和精鏜工序中很多就采用了CBN刀片,切削速度可達800m/min,刀具壽命也大為延長。
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PCD刀具由于其*的硬度,在加工鋁制工件及其他有色金屬及其合金時使用壽命*,近年來隨著汽車制造業(yè)大量應(yīng)用輕型材料(如鋁合金、復(fù)合材料等),PCD刀具的應(yīng)用也大量增加?,F(xiàn)在汽車發(fā)動機的汽缸體、汽缸蓋、變速箱的殼體、閥體、槽體、側(cè)蓋等零件很多都采用鋁合金材料,這些零件的加工中就大量采用了PCD刀具,取得很好的效果,一般每把刀的壽命都在幾千件工件左右,長的可達1.5萬至2萬件,如在變速箱殼體的某些工序加工中,將原來采用的硬質(zhì)合金鏜刀改為PCD刀具,刀具壽命甚至可從原來的3000件提高到數(shù)萬件,其經(jīng)濟效益是非常明顯的。
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另外,陶瓷刀具也是一種有發(fā)展前途的、目前正在汽車制造業(yè)不斷獲得應(yīng)用的刀具,由于其有很高的硬度同時又具有競爭力的價格,在某些加工中,陶瓷刀具可用來代替CBN刀具,如在一種直列四缸發(fā)動機鑄鐵缸體的缸蓋面的銑削加工中,將一種新型陶瓷刀具代替原來使用的CBN刀具就獲得了成功,刀具成本可降低35%以上。在鑄鐵缸體缸孔的粗鏜和半精鏜中,很多情況下都采用了陶瓷刀具,陶瓷刀具的主要缺點是其較脆,因此在連續(xù)切削的情況下優(yōu)點較明顯,另外也需避免刀具受到突然和局部的溫度變化而引起裂紋,因此一般都是進行干切削。 三維網(wǎng)技術(shù)論壇) t& ^' c/ f f7 R1 r
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8 K$ u4 J B: S2 H/ L, v三維|cad|機械|汽車|技術(shù)由于汽車制造業(yè)中加工的苛刻工況,僅依賴于刀具材料的改進還是遠遠不能滿足需求的,表面工程技術(shù)、摩擦學(xué)技術(shù)及其涂層的應(yīng)用和發(fā)展,為提高刀具的切削性能和工作壽命作出了很大貢獻。
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目前在汽車制造業(yè)所用刀具上采用較多的涂層有TiN、TiC、TiCN、TiAlN以及新出現(xiàn)的AlCrN涂層等等,在鉆頭、鉸刀、齒輪滾刀、絲錐上都獲得很好的應(yīng)用效果,汽車行業(yè)所用的硬質(zhì)合金刀具刀片大部分都進行了涂層,刀具壽命明顯提高,應(yīng)用涂層的刀具的基體材料范圍也很廣,包括高速鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷等等,例如在使用陶瓷刀具對發(fā)動機氣缸體缸蓋結(jié)合面進行銑削的加工中,進行了涂層的刀具比未經(jīng)涂層的刀具,壽命可提高20%以上。而且隨著對刀具重磨要求的提高,越來越多的重磨后的刀具需要進行重新涂層,使涂層的應(yīng)用有了更廣闊的前景,同時如何使修磨后重新涂層的刀具達到原有新刀具的性能水平,還需要涂層廠家和涂層刀具用戶共同付出更大的努力。
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目前汽車制造業(yè)越來越多的采用鋁合金材料,鋁件加工越來越多,但某些在鑄鐵和鋼件加工中應(yīng)用效果較好的涂層,在鋁件加工中不一定能取得好的效果,因此現(xiàn)在有的涂層企業(yè)開發(fā)出了某些更適合于鋁件加工的刀具用涂層,如zui近就有氮鋁化鈦加碳化鎢的復(fù)合涂層,在鋁件上加工有較好的效果。覆有類金剛石涂層的刀具對于加工鋁件也有較好的效果,應(yīng)用在硬質(zhì)合金刀具上形成和覆蓋類金剛石涂層的方法,可使得具有復(fù)雜形狀、或開有斷屑槽的刀具也能具有某些金剛石刀具的加工性能。
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目前刀具涂層的開發(fā)研究和在汽車制造業(yè)的應(yīng)用研究都有加速的趨勢,正向著納米級和多層化的方向發(fā)展,由于單一涂層材料難以滿足提高刀具綜合性能的要求,因此涂層成份將趨于多元化、復(fù)合化;在復(fù)合涂層中,各單一成分涂層的厚度將越來越薄,層數(shù)也越來越多,有的已達400多層;涂層的研究和開發(fā)過程中將更注重切削摩擦學(xué)的應(yīng)用,切削摩擦學(xué)的理論和試驗及涂層評定方法將有利于新涂層的開發(fā)和應(yīng)用推廣,新涂層工藝將為滿足不同的切削加工要求,提供更具針對性的適用涂層. 三維|cad|機械|汽車|技術(shù)|catia|pro/e|ug|inventor|solidedge|solidworks|caxa* d( N; N" A: l( E
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復(fù)合刀具的發(fā)展及其標準化
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, R R8 ?) j# [) L& Q0 z6 V+ w三維,cad,機械,技術(shù),汽車,catia,pro/e,ug,inventor,solidedge,solidworks,caxa,時空,鎮(zhèn)江在汽車制造業(yè)中為達到加工的目的,大量使用了組合式刀具和復(fù)合刀具,以簡化工序、減少刀具數(shù)量、減少換刀時間和降低加工節(jié)拍時間,現(xiàn)在,還出現(xiàn)了鉆孔和螺紋加工在一起的組合式刀具,這種復(fù)合刀具的前部用于鉆孔,緊接著是刀具的螺紋加工部分,在螺紋底孔被鉆出來后,該刀具即進行螺紋的銑削加工,僅用一把刀具即完成該孔的全部加工,已在發(fā)動機氣缸體上某些孔的加工中獲得應(yīng)用,以減少換刀的輔助時間,滿足生產(chǎn)節(jié)拍的要求。
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由于組合式刀具的應(yīng)用大大提高了生產(chǎn)效率,但也增加了非標刀具的種類和數(shù)量,增加了對刀具管理的要求,特別是在刀具非正常消耗發(fā)生時,增加了快速獲得替代刀具的困難和影響生產(chǎn)線正常生產(chǎn)的風(fēng)險。因此怎樣做到既能保證為獲得高的生產(chǎn)率而大量采用復(fù)合刀具,又能盡可能地使刀具實現(xiàn)標準化,就成為刀具制造業(yè)和汽車制造業(yè)需要共同關(guān)注和研究解決的問題,需要制定一些相關(guān)的標準,開發(fā)定向于平臺的刀具,建立一些標準的復(fù)合刀具結(jié)構(gòu),根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)合理的組合或者變換切削及功能模塊,并在這種復(fù)合刀具中盡可能地采用標準刀片,以快速價廉地制造各種刀具,這樣將會大大降低刀具制造、采購和庫存成本,縮短刀具供貨時間,并顯著提高出現(xiàn)刀具非正常消耗時的應(yīng)急能力和快速響應(yīng)能力。