汽车制造业中的高速加工技术(2)

原作者:[标签:作者] 添加时间:2007-06-28 原文发表:2007-06-28 人气:1

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三、切削刀具的应用

高速加工的发展史，就是刀具材料不断进步的历史。上海大众建成初期采用的大部分刀具均为进口，国产化工作不断取得突破，现在应用比较普遍的刀具主要有CBN和PCD刀具、涂层硬质合金刀具、陶瓷刀具等。

1 CBN及PCD刀具

高速切削的代表性工具材料是CBN以及PCD。端面铣削使用CBN刀具时，其切削速度可高达5000m/min。用CBN刀具加工20CrMo5淬硬齿轮(60HRC)内孔，代替磨削，表面粗糙度可达0.22μm，已成为国内外汽车行业推广的新工艺。凸轮轴和曲轴也采用CBN砂轮进行高速磨削；在缸体、缸盖铝合金材料铣削加工中则广泛采用PCD刀具，考虑到高速回转时将会产生很大的离心力，因此刀体采用高强度铝合金材料制作(见图4)。

图4 凸轮轴CBN砂轮

2 硬质合金刀具及涂层技术

硬质件切削是高速切削技术的重要应用领域，即用单刃或多刃刀具加工淬硬零件，它比传统的磨削加工效率高，而且简化了工艺方法和工艺环节，不仅节约了成本，而且更加柔性化。

在钻削和铣削加工中，超细晶粒硬质合金适合于大多数应用，它们同时具有较高的韧性和优异的耐热性，从而可将有利的切削刃槽形与较大的前角及后角融为一体，这些特征的直接反映是降低了切削力和切削温度；在攻丝时，特别高的扭矩以及在较高切削速度下升高的温度需要采用非常坚韧却具有高耐热性的切削材料。

我们采用内冷的硬质合金钻头代替过去的高速钢钻头进行孔加工，攻螺纹也采用硬质合金丝锥来提高速度，曲轴攻螺纹甚至采用无切削挤压式丝锥；凸轮轴轴颈加工现改用硬质件加工方式，刀具一次加工就可达到要求的表面光洁度，不需要再进行磨削。

为使切削工具既作到价格低廉，又具备优异的性能，可有效降低加工成本的技术，目前当首推涂层技术。现在高速加工使用的立铣刀，大都采用TiAIN系的复合多层涂镀技术进行处理。

3 刀具夹持系统

刀具的夹持系统是支撑高速切削的重要技术，以前使用的7:24大锥度刀柄，轴向定位精度低，刚度差，在高速时主轴孔大头在离心力作用下“张口”，使其刚度进一步降低，且不安全。目前两面夹紧式工具系统被广泛应用，上海大众发动机厂大量采用了HSK工具系统。这种短锥柄采用锥面和端面同时定位，轴向重复精度比7:24刀柄提高3倍，达0.001mm，有效防止了轴向的窜动；径向跳动提高2~3倍，达0.003mm，提高了抵抗径向切削力的能力。刀具与夹具回转平衡性能的优劣，不仅影响到加工精度和刀具寿命，而且也会影响机床的使用寿命。 (

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