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通过切削刀具研发提高汽车工业生产效率和安全性
2009-08-18 15:56:19

    汽车工业中的加工是所有制造领域中最为典型的,出于对批量的要求,汽车制造流程中许多改进工作都遵循着“以量取胜”的原则。这就是为什么在汽车加工中订制刀具的使用几乎和标准刀具一样普遍,而对于加工柔性的要求则退居次要位置。对缩短加工节拍的苛刻要求,哪怕是几秒钟的时间节省,是推动汽车加工工艺持续改进的根本动力之一,也正是这种对缩短加工时间的不懈追求,使得专用刀具在汽车加工工艺的持续优化过程中占有举足轻重的地位。

    在汽车加工工艺的进化过程中,刀具制造商不断受到来自于汽车生产厂商的压力,每过一段时期就被要求推出比现有产品更优的解决方案。现在,能够满足相同类型加工的标准刀具正被不断开发出来,并且在汽车加工应用中所占的份额越来越大,这已经是一个日益明显的趋势。更多地使用标准刀具可以降低生产成本,交货可靠性也能得到更好的保障。 

   本文将着重介绍以下三个切削应用领域,从中我们将看到最新刀具不但满足了汽车制造业对于提高加工效率的要求,而且保证了加工安全性。 

    车削:汽车零件的加工中车削加工使用广泛。在车削加工中,钢制的轴类和盘类零件在各种不同的条件下进行粗加工和精加工。对于零件质量的要求也是各有不同,但是对于加工节拍的要求永远是最重要的。 传统的加工过程中,为了保证工件表面粗糙度的要求,刀具的进给量受到限制,无法进一步缩短加工时间。

    铣削: 铸铁零件的铣削在汽车零件加工领域极为常见。在该领域中,缸体和壳体的接触和密封面都需进行铣削。传统的加工过程中,机床的停机和刀具的不可靠性常常降低了加工效率,特别是在粗加工和半精加工工序。

    螺纹车削:螺纹加工对质量的要求很高。一旦螺纹加工将要超差,生产就不得不停下来。螺纹加工对螺纹刀具的切削刃形状有很严格的要求,尤其是保持切削刃的准确定位。 过去,螺纹刀片在刀片槽内的定位稳定性不高是限制提高生产效率的因素。


    用新一代刀具进行车削
    在车削加工中,修光刀片(Wiper)的使用可以说是改变了“切削基本定律”。传统车削刀具的刀尖半径倾向在工件表面生成扇贝形的刀纹。 刀具进给和刀尖半径的大小与扇贝形刀纹的截面高度有直接关系,决定了车削的表面质量。修光刀片(Wiper)的横刃刮平了由刀尖生成的扇贝形刀纹的顶部。 当然车削中修光的概念也需要不断发展,通过减小修光刃的长度以避免损害加工表面形状和产生过大的切削力。 同时刀片需要控制切屑,并能像普通刀片一样直接装夹。

    修光刀片(Wiper)最初的开发目的是在车削时在保持表面粗糙度不变的同时提高进给率到常规刀片的两倍。 或者是保持进给率不变的条件下,将工件表面粗糙度提高到原来的两倍。很明显,在这两个可能性之间,可以建立进给与表面粗糙度改进的不同组合,由此带来的零件车削的生产效率的提高是相当可观的。
 
    修光刃技术的原理是基于大的刀尖圆角半径由一系列较小的圆角半径拟合而成。对常规刀片切削刃的刀尖都有一个圆弧半径。 正因如此,修光刀片必须符合常规ISO刀片的标准,它也有一个名义刀尖圆弧半径尺寸,并在各种加工应用中,这个圆弧半径尺寸是相同的。 此外,修光刀片必须易于装夹和使用,在编程和刀尖半径补偿方面无需进行任何大的改动。

    第一片用于车削的修光刀片是由山特维克可乐满于1997年首先推出的。这款刀片采用了用于粗加工的刀片槽形,以保证刀尖的强度。同时这款刀片有足够长的修光刃,以便使用更高的进给量。 切削刃口与工件的接触长度必须用恰当的断屑槽槽形进行平衡,以实现平稳的切削和较低的切削力。

    接下来,新的修光刀片类型是为精加工而开发的,对切削量的限制更加严格。在中等类型加工的刀片槽形基础上,这种刀片具有更锋利切削刃,更大的正前角,在高进给率条件下足够安全可靠。 两个第一代修光刀片(WM 和 WF)有相似的工件表面粗糙度形成特性,但是两者槽形不同,对刀具寿命影响特性也不同。

    与同规格的常规刀片相比,第一代修光刀片的切削力仅仅只提高了约5%,这意味只有在极端不稳定的情况下,才会受到修光刃槽形的负面影响,例如细长轴的车削,即使是使用采用常规刀片,并按照推荐切削参数也要特别小心。 修光刀片的大进给率对某些工序可起到稳定作用,并可以通过选择更小的刀尖来克服振动趋势。 

    伴随修光刀片被广泛应用和对表面质量测量评估,修光刀片会引起振动的印象随之改变。与常规刀尖产生的光亮表面相比,修光车削后表面发暗的外观变得与高表面质量相联系起来。 更大的修光刀尖半径在车削工序中可获得非常<

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