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                            汽車零部件加工中刀具的運用實踐研究
                            2021-7-23  來源:安徽省小小科技股份有限公司  作者:程春利 江子杰

                                  摘要:當前,汽車零部件加工標準顯著提升,其精密制造不僅要保證加工質量,還要減小體積。汽車零部件加工技術含量高、工藝復雜,為了達到整車輕量化發展的需求,人們需要提高刀具的加工速度、精度與效率。本文簡要分析了汽車零部件加工中數控刀具和特制刀具的選擇及運用方式,以期為汽車零部件加工提供思路。
                              
                                  關鍵詞:汽車零部件;加工;刀具;運用實踐

                                  汽車零部件加工屬于精密制造技術,工藝流程比較復雜,零部件加工質量和體積要求較高。當前,人們要提高刀具加工速度、精度與效率,滿足整車輕量化發展的需求。因此,本文重點研究了汽車零部件加工中刀具的運用實踐。
                               
                                   1、汽車零部件加工中數控刀具的運用實踐
                              
                                   數控刀具種類繁多,不同汽車零部件加工對于數控刀具有不同的需求,因此在選擇數控刀具時,一方面要保證其符合實際加工情況,另一方面要注重數控刀具運用的經濟性。在汽車零部件機械化加工過程中,要合理確定切削參數,以提高零部件加工的質量與效率。隨著CAD/CAM技術的發展,可以將CAD設計數據直接用于數控加工中。值得一提的是,DNC微型計算機和數控機床之間的連接使整個設計、過程計劃和編程過程都在計算機上完成,并且通常不需要輸出特殊的過程文檔。數控刀具實物圖如圖1所示。
                              
                              

                            圖1 數控刀具
                              
                                   部分汽車零部件外部結構較為復雜,工作面較多且呈現出不同的角度,因此要根據零部件表面的尺寸、外部輪廓、凹凸程度等選擇最合適的加工刀具。比如,立銑刀通常用于加工平面零件的外圍輪廓;球頭銑刀、環形銑刀、圓錐銑刀和盤式銑刀通常用于加工某些實體輪廓和可變斜角輪廓。切割線間距一般采用頂部閉合距離,因此球頭經常用于表面處理。通常情況下,平斷面銑刀具有加工效率高、質量佳的優勢,因此如果沒有切割等特殊性的加工需求,一般選擇平斷面銑刀進行汽車零部件的粗加工。在選擇數控刀具時,要嚴格考察刀具生產廠家的資質,主要包括產品合格率、售出產品的退貨率、刀具加工精度等,雖然性能較好且使用壽命長的數控刀具價格較高,但它能夠顯著提高零部件加工質量及效率,從長期發展角度來看,長期所獲收益遠大于短期的數控刀具購進成本,因此要根據實際情況,盡量選擇商譽度高、價格適中的刀具生產廠家。
                              
                                    在汽車零部件機械化生產中,刀庫具有自動化、智能化的特點,能夠根據工序自動更換刀具,檢查刀具性能是否完好等。因此,編程人員需要深入了解實際加工工作,掌握每條生產線所生產零部件的特點,確定刀具參數,并根據生產線中不同的工序,確定刀具的功能,繼而選擇相應的刀具。當前,我國汽車零部件加工機床道具系統較為龐雜,每種刀具用途不同,編程人員還需要掌握刀具相關知識,以滿足實際加工需求。
                              
                                   部分汽車零部件加工企業機械化程度不足,雖然引進了數控機床,但還沒有實現智能化加工,當切換生產線或更換工序時,其需要人工進行換刀、調試等操作,不僅浪費時間,還會增加人力成本。對于此類加工方式,要合理布置切削刀具的順序。首先,要盡量減少刀具使用數量,降低更換次數;其次,夾緊工具后,應完成所有可以執行的加工步驟,盡量提高刀具的利用率;再次,即使是相同尺寸和規格的工具,也應分別使用粗加工和精加工工具;最后,當前汽車零部件講求“以車代磨”,即省略粗加工環節,直接使用車床上的刀具對零部件進行精加工或半精加工,降低生產成本。為此,應在保證加工質量的基礎上對比粗加工、半精加工、精加工的成本,繼而選擇合適的加工模式。
                              
                                   刀具使用后,要將其合理保存在刀庫中,如果刀庫安裝智能檢測等裝置,則只需要檢查裝置上顯示的代碼,以確定刀具數量及質量。如果刀庫以人工管理為主。管理人員需要詳細檢查刀具是否有損壞、刀具性能是否完好等,當刀具不合格時,要及時更換,避免加工中刀具斷裂而影響加工進度。
                             
                                   2、汽車零部件加工中特制道具的運用實踐
                              
                                   在整車行業低迷的背景下,汽車零部件行業的發展面臨著諸多困境。首先,國家加大對汽車零部件生產環保、安全的管控,因此加工企業需要更新加工技術與設備,經營成本增加。其次,汽車零部件加工行業競爭激烈,產品同質化問題嚴重,要想獲得競爭力,汽車零部件加工企業需要不斷創新生產技術,切實提高產量、生產效率及產品質量?;诖?,汽車零部件加工企業要采取有效的生產成本控制策略。支承軸承是一種重要的汽車零部件,支承軸承孔的加工精度影響零部件的使用壽命,加工中所使用的刀具屬于特制刀具。下面分析支承軸承孔加工刀具的應用。
                              
                                   2.1 機床中的特定應用
                              
                                   支承軸承孔加工包括粗加工及精加工兩道工序。在粗加工工序中,要使用硬度大、使用壽命長的刀具,以適應快速粗加工速度和大量切削刀具的要求。精密加工應選擇精度更高、強度高的刀具,以提高加工精度。在加工支承軸承孔時,要根據加工面的特點確定刀具參數,以免刀背與工件之間產生相互干擾。具體工具參數如表1所示。

                            表1 刀具參數


                                   在進行特定處理之前,應先設置工具。設置刀具時,要進行定位操作,保證支承軸承孔加工位置的準確性。在設定換刀點時,有必要結合實際的加工需求,以避免換刀點位置過遠或過近,影響加工效率及質量。
                              
                                   2.2 優化用于加工支承軸承孔的刀具
                              
                                  在傳統的支承軸承孔機械加工方式中,將粗加工與精加工分為兩道工序,分別選擇加工刀具。一方面,此種方式需要使用數量較多的刀具,會提高生產成本;另一方面,兩道工序需要更替,需要進行換刀,會延長加工時間。因此,要優化用于加工支承軸承孔的刀具,當前有兩種優化方案。一是優化刀具的相關參數,如刀具的規格、刀具強度、刀具韌性等,以增強刀具的耐用性,繼而滿足不同工序的加工需求。二是使用組合刀具,即將粗加工與精加工兩道工序合并,選擇既能夠滿足粗加工需求,又能提高加工精度的組合刀具。例如,可以組合使用粗加工工具和銑削端面工具(見圖 2),以確保刀片的穩定放置;精加工工具可以與下角刀組合使用,該工具由數個單頭鏜刀組成,如圖3所示。
                              
                              
                              
                            圖2 粗加工刀具與銑端面刀具的合并


                            圖3 精加工刀具與下角刀合并
                              
                                   2.3 使用新的支承軸承孔加工刀具
                              
                                   陶瓷刀具是一種耐磨性好、硬度高的新型刀具,可以加工不同的汽車零部件。根據試驗數據,陶瓷刀具切削速度、耐用性等性能遠高于普通的金屬刀具,并能夠解決普通刀具加工中消耗大、效率低等問題,在汽車零部件加工中具有廣泛的應用前景,并且能夠顯著提高汽車零部件加工的效率與質量。支承軸承孔加工刀具如圖4所示。
                              
                              
                             
                            圖4 支承軸承孔加工刀具
                              
                                    部分支承軸承直徑較大,使用的材料硬度較高,普通加工刀具難以實現高精度、高質量加工。因此,要選擇陶瓷刀具。同時,選擇的陶瓷工具應具有較高的耐磨性、較高的硬度和良好的彎曲性能。然而,普通陶瓷工具的脆性較大,因此加工過程中的抗切割性較大。為了提高切削工具的強度,應選擇負前角工具。確定切削刀具后,有必要選擇科學合理的切削參數,以確保加工效果。要選擇較大的切削深度,以減少加工時間并提高加工效率。
                              
                                    確定進給速度時,應綜合分析加工表面的粗糙度、零件的剛度和刀片的強度。如果零件剛度和機床功率允許,則可以選擇更高的速度。經過切削試驗后,對零件的余量進行比較和分析。結果發現,該余量減少了0.5~3.5 mm,基本上達到了粗磨余量要求。
                             
                                    3、 結語
                              
                                   當前,機械加工已經成為汽車零部件的重要發展趨勢,因此要注重數控刀具的選擇及參數的確定。同時,要不斷優化刀具的使用方案,比如,采用組合道具或優化刀具結構,以減少刀具使用數量,增加刀具的耐用性。此外,要加大對數控刀具的研發力度,運用新型加工刀具,比如,防震S-可換頭SMSR刀具有不同的規格,鎖緊部采用M螺紋形狀,能夠與硬質合金桿配套使用,采用正前角切削刃形狀的42°~45°強螺旋角、不等分割及不等排屑槽設計。另外,人們要選擇抗氧化性、抗熱性高的材料,每個切削刃口需要設有內冷孔,給切削刃口提供充分的切削液,改善粘刀問題并一致加工振動,該方法可廣泛應用于與鈦合金、耐熱合金等有關的汽車零件加工。
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