機(jī)床商務(wù)網(wǎng)技術(shù)文章
汽車發(fā)動(dòng)機(jī)零件生產(chǎn)中的高性能刀具
閱讀：3814 發(fā)布時(shí)間：2022-6-13
近年來(lái)，我國(guó)汽車工業(yè)發(fā)展異常迅速，實(shí)現(xiàn)了持續(xù)高增長(zhǎng)，汽車及零部件制造業(yè)已成為機(jī)床和刀具行業(yè)、最重要的用戶。發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車的心臟，也是汽車最主要的組成部分，其零件制造工藝水平普遍高于其他汽車零件。發(fā)動(dòng)機(jī)制造業(yè)一個(gè)明顯的走向就是采用高速加工技術(shù)來(lái)提高效率，縮短交貨時(shí)間，降低生產(chǎn)成本，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。從而對(duì)與之生產(chǎn)加工緊密相關(guān)的切削刀具需求不斷上升，同時(shí)也出現(xiàn)了很多新的要求。
發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)趨勢(shì)
1.高速化
高速切削加工是實(shí)現(xiàn)高效率制造的核心技術(shù)，工序的集約化和設(shè)備的通用化使之具有很高的生產(chǎn)效率，具體有“三高”：切削速度高（是常規(guī)切削的5～10倍）、機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速高（一般主軸轉(zhuǎn)速在10?000～20?000r/min）、進(jìn)給速度高（通常達(dá)15～50m/min，可達(dá)90m/min）。因此，這項(xiàng)技術(shù)對(duì)刀具材料以及刀具結(jié)構(gòu)、幾何參數(shù)等都提出了新的、更高的要求。其中，刀具材料的選擇對(duì)加工效率、加工質(zhì)量、加工成本和刀具壽命等都有重要的影響。
2.柔性化
柔性化是發(fā)動(dòng)機(jī)制造的發(fā)展趨勢(shì)之一。在傳統(tǒng)自動(dòng)線的局部工位用CNC或加工中心來(lái)實(shí)現(xiàn)柔性加工的生產(chǎn)線稱為柔性自動(dòng)線（FTL）。用專用加工中心構(gòu)成的柔性制造系統(tǒng)則主要用于缸蓋和缸體加工。從產(chǎn)量角度分析，可以達(dá)到從傳統(tǒng)的FMS系統(tǒng)起步產(chǎn)量的年產(chǎn)5萬(wàn)件到傳統(tǒng)自動(dòng)線的產(chǎn)年20萬(wàn)件。
3.高效化
從國(guó)外某汽車制造業(yè)的情況來(lái)看，平均每五年切削效率提高28%，其中切削速度平均提高19%，進(jìn)給量平均提高8%，而最近幾年切削效率的提高幅度在30%以上。目前制造發(fā)動(dòng)機(jī)主要零件的生產(chǎn)節(jié)拍已經(jīng)縮短到
30～40s，比十幾年前縮短了50%以上。例如，用高速加工中心銑削加工灰鑄鐵材料的缸體，切削速度可達(dá)到700～1500m/min，刀具采用CBN刀片。銑削加工鋁合金缸體、缸蓋時(shí)，廣泛采用PCD刀具，考慮到高速回轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的離心力，故刀體采用高強(qiáng)度鋁合金材料制作。
高性能刀具材料
為滿足高速切削加工要求，高性能刀具材料除應(yīng)有普通刀具材料的一些基本性能之外，還應(yīng)具備：①高的硬度和耐磨性。高性能刀具材料的硬度必須高于普通加工刀具材料的硬度，一般在65HRC以上，刀具材料的硬度愈高，其耐磨性愈好。②高的強(qiáng)度和韌性。刀具材料要有很高的強(qiáng)度和韌性，以便承受切削力、振動(dòng)和沖擊，防止刀具脆性斷裂。③良好的穩(wěn)定性和熱硬性。刀具材料要有很好的耐熱性，要能承受高溫，具備良好的抗氧化能力。④良好的高溫力學(xué)性能。刀具材料要有良好的高溫強(qiáng)度、高溫硬度和高溫韌性。⑤較小的化學(xué)親和力。刀具材料與工件的化學(xué)親和力要較小。
高性能刀具材料主要有：金剛石、立方氮化硼、氧化鋁基和氮化硅基復(fù)合陶瓷、表面涂層硬質(zhì)合金、超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金等。
1. PCD (聚晶金剛石)
PCD刀具由于具有*的硬度和導(dǎo)熱性，低的熱脹系數(shù)，高的彈性模量和較低的摩擦系數(shù)，刀刃非常鋒利。在加工鋁和硅鋁合金工件及其他非鐵金屬和極耐磨的高性能非金屬材料時(shí)使用壽命*，切削速度可達(dá)2500～5000m/min。近年來(lái)，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、塑料等），PCD刀具的應(yīng)用也大量增加。現(xiàn)在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的缸體、缸蓋、活塞及變速器殼體、閥體、槽體、側(cè)蓋等零件很多都采用鋁（合金）件，這些零件的加工大量采用了PCD刀具，取得很好的效果，一般每把刀都能加工幾千件，甚至可達(dá)2萬(wàn)件。實(shí)踐證明，在加工某些殼體零件孔系中，將原來(lái)采用的硬質(zhì)合金鏜刀改為PCD刀具，刀具壽命從原來(lái)的3000件提高到7萬(wàn)件，經(jīng)濟(jì)效益非常明顯。
2. CBN（立方氮化硼）
CBN刀片的特點(diǎn)是硬度*（僅次于金剛石），特別是紅硬性好，在1000℃以上的高溫下仍能保持其硬度和良好的切削性能，具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性和導(dǎo)熱性及低的摩擦系數(shù)。在適應(yīng)高速切削需要的同時(shí)，也滿足了一些高硬度難加工材料零件的加工需要，在發(fā)動(dòng)機(jī)缸體等鑄鐵類零件和氣門(mén)閥座等粉末冶金零件的加工中獲得了較好的應(yīng)用效果。如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(dá)800
m/min，刀具壽命是硬質(zhì)合金刀具的一倍以上。在缸體的缸蓋結(jié)合面的加工中，CBN銑刀切削線速度可達(dá)1200m/min以上，高的甚至可以達(dá)到2000m/min，進(jìn)給速度可達(dá)1000～2000mm/min。另外，CBN刀具還可用于加工淬硬工件，因而可以實(shí)現(xiàn)以車代磨，如國(guó)外某公司在軸類零件的加工中，用CBN刀具進(jìn)行軸上槽的車加工，代替了原來(lái)要用成形砂輪進(jìn)行的磨削加工。
3.陶瓷
作為高硬、高耐用材料同時(shí)又競(jìng)爭(zhēng)力價(jià)格的刀具，陶瓷刀具是刀具家族中的一種新型刀具，是一種值得關(guān)注和正在不斷擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域的刀具。陶瓷刀具脆性大的缺陷正在得到改善，現(xiàn)在已有了增韌型陶瓷刀具，可應(yīng)用于鑄鐵工件的粗加工，如在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體缸孔的粗加工中，無(wú)論是V形六缸發(fā)動(dòng)機(jī)還是直列四缸發(fā)動(dòng)機(jī)都采用了陶瓷刀具進(jìn)行缸孔的粗加工，顯著提高了加工效率，其鏜孔切削線速度可達(dá)700～800m/min。
4.涂層硬質(zhì)合金
伴隨表面工程和摩擦學(xué)的發(fā)展，涂層技術(shù)在近十幾年來(lái)獲得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，技術(shù)和設(shè)備都越來(lái)越成熟，在刀具上的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，成效明顯，并且有多種新型涂層開(kāi)發(fā)了出來(lái)。目前在加工汽車零件刀具上采用較多的涂層有TiN、TiC、TiCN、TiAlN、ZrCN等，在鉆頭、鉸刀、齒輪滾刀、絲錐上都獲得很好的應(yīng)用效果，刀具壽命明顯提高。如今在汽車零件制造業(yè)中硬質(zhì)合金刀具75%進(jìn)行了涂層，而且隨著對(duì)刀具重磨要求的提高，越來(lái)越多的重磨后刀具需要進(jìn)行重新涂層，使涂層應(yīng)用有了更廣闊的前景。
刀具使用現(xiàn)狀
發(fā)動(dòng)機(jī)制造業(yè)一個(gè)明顯的走向就是采用高速加工技術(shù)來(lái)提高效率，縮短交貨時(shí)間，降低生產(chǎn)成本，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
目前在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)零件生產(chǎn)中使用高性能刀具越來(lái)越廣泛，如加工高強(qiáng)度鑄鐵件，一般采用CBN、SiN陶瓷、Ti基陶瓷及TiCN涂層刀具材料制作的刀具，銑削速度可達(dá)2200m/min；加工高硅（Si）鋁件采用PCD、超細(xì)硬質(zhì)合金刀具加工，其銑削速度也可達(dá)到2200
m/min，鉆、鉸削速度分別可達(dá)80m/min和24m/min；加工精鍛結(jié)構(gòu)鋼件采用SiN陶瓷、Ti基陶瓷及TiCN涂層刀具加工，其車削速度達(dá)200m/min。此外，在加工各種精鍛鋼制齒輪時(shí)，則采用高鈷（Co）粉末冶金高速鋼。其表面涂覆TiCN的高速鋼整體滾刀、剃齒刀，內(nèi)、外表面加工的各類拉刀，其滾削速度為110m/min，剃齒切削速度為170m/min，拉削速度為10～25m/min。
在刀具使用方面，主要是在數(shù)控機(jī)床上采用HSK空心短錐柄，可與各種多刃專用銑刀、復(fù)合式孔加工刀具組成高速工具系統(tǒng)，完成多工序、多工位切削加工，其高速動(dòng)平衡≤2.5G；在汽車零件的精加工生產(chǎn)自動(dòng)線上，廣泛采用自動(dòng)檢測(cè)裝置和半自動(dòng)補(bǔ)償?shù)毒摺Ｈ鐕?guó)內(nèi)某公司引進(jìn)的精鏜缸孔用自動(dòng)補(bǔ)償?shù)毒呤遣捎靡獯罄鸐arposs公司生產(chǎn)的電動(dòng)式測(cè)量?jī)x，在零件加工完后，對(duì)加工尺寸進(jìn)行測(cè)量比較，將信號(hào)送入萬(wàn)耐特（Valenite）公司提供的自動(dòng)補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，起動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，改變漲刀量，進(jìn)行刀具自動(dòng)補(bǔ)償；采用自動(dòng)徑向進(jìn)給刀具加工缸體曲軸孔及軸承擋止推面，一次走刀完成孔與端面的鏜削加工，可保證工件端面對(duì)孔的垂直度和兩端面的相互平行度。
發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)今后的發(fā)展趨勢(shì)是，將普遍采用高速（超高速）式切削技術(shù)。采用超硬材料制作的各類刀具、復(fù)合（組合）或各類高速切削刀具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造技術(shù)將成為高性能刀具品種發(fā)展的主導(dǎo)技術(shù)。其中無(wú)屑加工工藝的搓、擠、滾壓成形類刀具的應(yīng)用將會(huì)更加廣泛；超硬刀具材料發(fā)展會(huì)更快，應(yīng)用領(lǐng)域會(huì)更加擴(kuò)大。
當(dāng)前國(guó)內(nèi)刀具行業(yè)的總體狀態(tài)是起點(diǎn)低、起步晚，*的高性能刀具僅僅是隨著近年來(lái)數(shù)控高速機(jī)床的發(fā)展才開(kāi)始研發(fā)生產(chǎn)，因此高性能刀具產(chǎn)品基礎(chǔ)比較薄弱，發(fā)展速度緩慢，競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng)。我國(guó)刀具制造行業(yè)要在國(guó)內(nèi)刀具市場(chǎng)占有更多的及參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)，最根本的出路就是提升企業(yè)的整體刀具技術(shù)水平，在以下三個(gè)方面要有所突破。
1.提高以硬質(zhì)合金為主的各種刀具材料性能
在現(xiàn)代刀具材料的發(fā)展中，硬質(zhì)合金起著主導(dǎo)作用（約占64%）。此外，其他刀具材料的性能也得到了顯著改善，擴(kuò)大了各自的應(yīng)用領(lǐng)域，形成了各種刀具材料既有*優(yōu)勢(shì)、使用范圍又相互替代補(bǔ)充的整體格局。正是刀具材料的全面、迅速發(fā)展，為當(dāng)今高速、高效金屬切削加工奠定了基礎(chǔ)。
硬質(zhì)合金的性能不斷改進(jìn)，應(yīng)用面不斷擴(kuò)大，成為切削加工的主要刀具材料，對(duì)推動(dòng)切削效率的提高起到了重要作用。首先，細(xì)顆粒、超細(xì)顆粒硬質(zhì)合金材料的開(kāi)發(fā)顯著提高了硬質(zhì)合金材料的強(qiáng)度和韌性，用它制造的整體硬質(zhì)合金刀具（尤其是量大面廣的中小規(guī)格通用刀具如鉆頭、立銑刀、絲錐等）大量替代傳統(tǒng)的高速鋼刀具，使切削速度和加工效率大幅度提高，將量大面廣的通用刀具帶入了高速切削范疇。其次，硬質(zhì)合金加壓燒結(jié)等新工藝的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用提高了硬質(zhì)合金的內(nèi)在質(zhì)量，針對(duì)不同加工需求開(kāi)發(fā)專用牌號(hào)的做法進(jìn)一步提高了硬質(zhì)合金的使用性能。開(kāi)發(fā)了具有良好抗塑性變形能力和韌性表層的梯度硬質(zhì)合金，作為化學(xué)涂層硬質(zhì)合金刀片牌號(hào)的基體材料，提高了涂層硬質(zhì)合金刀片的切削性能和應(yīng)用范圍。
陶瓷和金屬陶瓷刀具材料品種增多，強(qiáng)度和韌性提高，應(yīng)用領(lǐng)域和加工范圍不斷擴(kuò)大，可在鋼材、鑄鐵的精加工、半精加工中替代硬質(zhì)合金，提高了加工效率和產(chǎn)品質(zhì)量。目前，此類刀具材料不僅可用于單件、小批量生產(chǎn)，而且已應(yīng)用于流水線的批量生產(chǎn)，由于價(jià)格較低，可作為干切削、硬切削的刀具。
PCD、CBN超硬刀具材料改性和制造工藝的改進(jìn)，使其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。用CBN制造的缸孔鏜刀已可用在自動(dòng)生產(chǎn)線以及鑄鐵、淬硬件的加工中，并從精加工領(lǐng)域擴(kuò)大到半精加工領(lǐng)域，使切削加工效率大幅提高。鋁合金是汽車工業(yè)廣泛使用的重要材料，鋁合金的高效加工是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。目前，由于廣泛應(yīng)用各種高性能PCD刀具，使切削效率顯著提高，切削速度已達(dá)7000m/min。產(chǎn)品已從車刀、面銑刀擴(kuò)大到立銑刀、鉆頭、鉸刀、成形刀具等。
2.涂層作為提高刀具性能的關(guān)鍵技術(shù)
刀具涂層技術(shù)近年來(lái)取得了重大進(jìn)展，表面涂層已成為提高刀具性能的關(guān)鍵技術(shù)。化學(xué)氣相沉積（CVD）仍然是可轉(zhuǎn)位刀片的主要涂層工藝，已開(kāi)發(fā)出中溫CVD、厚膜Al2O3、過(guò)渡層等新工藝，在改進(jìn)基體材料性能的基礎(chǔ)上，使CVD涂層的耐磨性和韌性均得到顯著提高。CVD金剛石涂層也取得了較大進(jìn)展，提高了涂層表面質(zhì)量，并進(jìn)入實(shí)用階段。目前，國(guó)外硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位刀片的涂層比例已達(dá)75%左右。在此期間，物理氣相沉積（PVD）涂層技術(shù)的進(jìn)展尤為引人注目，在涂層爐結(jié)構(gòu)、工藝過(guò)程、自動(dòng)控制技術(shù)等方面都取得了新進(jìn)展，不僅開(kāi)發(fā)了適用于高速切削、干切削、硬切削的高耐熱性涂層（如超級(jí)TiAlN）以及綜合性能更好的TiAlCN通用涂層和DLC、W/C減摩涂層，而且通過(guò)對(duì)涂層結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新，開(kāi)發(fā)了納米、多層結(jié)構(gòu)涂層，大幅度提高了涂層的硬度和韌性。
PVD涂層技術(shù)的新進(jìn)展顯示了涂層技術(shù)對(duì)提高刀具性能的巨大潛力和*優(yōu)勢(shì)，通過(guò)對(duì)涂層工藝參數(shù)的控制和對(duì)靶材、反應(yīng)氣體的調(diào)整，可不斷開(kāi)發(fā)出新的高性能涂層，以滿足加工多樣性的需要。涂層技術(shù)將成為提高和改善刀具性能的捷徑，有著十分廣闊的應(yīng)用前景。
3.不斷創(chuàng)新刀具結(jié)構(gòu)
隨著制造業(yè)的高速發(fā)展，汽車工業(yè)等重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)部門(mén)對(duì)切削加工不斷提出更高的要求，推動(dòng)著可轉(zhuǎn)位刀具的持續(xù)發(fā)展。為汽車流水線開(kāi)發(fā)的專用成套刀具突破了傳統(tǒng)的按需供刀、“閉門(mén)造刀”的做法，成為革新加工工藝、提高加工效率、降低加工成本的重要工藝因素，發(fā)揮著重要的作用。
汽車工業(yè)的敏捷制造成為推動(dòng)可轉(zhuǎn)位刀具結(jié)構(gòu)創(chuàng)新的強(qiáng)大動(dòng)力，促進(jìn)了多功能面銑刀、各種模塊式立銑刀系統(tǒng)、大進(jìn)給銑刀等高性能加工刀具的不斷涌現(xiàn)。為滿足高效加工鋁合金構(gòu)件的需要，開(kāi)發(fā)出了結(jié)構(gòu)新穎的鋁合金高速加工面銑刀等*刀具。
隨著高效率數(shù)控機(jī)床的發(fā)展及普及應(yīng)用，使立銑刀、鉆頭等通用刀具的幾何參數(shù)進(jìn)一步多樣化，改變了標(biāo)準(zhǔn)刀具參數(shù)“千篇一律”的傳統(tǒng)格局，可適應(yīng)不同的被加工材料和加工條件，切削性能也相應(yīng)提高。一些創(chuàng)新的刀具結(jié)構(gòu)還可產(chǎn)生新的切削效果，例如，不等螺旋角立銑刀與標(biāo)準(zhǔn)立銑刀相比，可有效遏制刀具的振動(dòng)，提高加工表面質(zhì)量，增大刀具的切削深度和進(jìn)給速度；硬質(zhì)合金絲錐及硬質(zhì)合金螺紋銑刀的開(kāi)發(fā)將螺紋加工效率提高到高速切削水平，尤其是硬質(zhì)合金螺紋銑刀，不僅加工效率高，而且通用性好，可顯著降低刀具費(fèi)用。
刀具應(yīng)用案例
1.孔類零件的加工
零件的孔加工多半采用多刃復(fù)合式（刀刃機(jī)夾、鑲焊組合）結(jié)構(gòu)，以鉸、擠削代替磨削。在一次進(jìn)給過(guò)程中完成孔的精加工，其轉(zhuǎn)速達(dá)3000r/min，進(jìn)給速度達(dá)1.5～3m/min，精度達(dá)5～7級(jí)，表面粗糙度值Ra＝0.7μm；槍鉆轉(zhuǎn)速達(dá)8000r/min，Ra＝2μm。德國(guó)瑪帕（Mapal）公司生產(chǎn)的精密鏜、鉸刀，以其*的結(jié)構(gòu)、超精密的內(nèi)孔精度、優(yōu)異的表面質(zhì)量及高的經(jīng)濟(jì)效益被汽車工業(yè)廣泛采用。瑪帕刀具為單刃切削刀具，刀片采用精密研磨的可轉(zhuǎn)位刀片。在刀體上鑲有兩塊以上的支承導(dǎo)條，幾乎在刀片進(jìn)入工件切削的同時(shí)，支承導(dǎo)條也緊跟在對(duì)應(yīng)的位置起支撐作用，并吸收切削時(shí)所引起的振動(dòng)和阻力，保證內(nèi)孔圓度和圓柱度在1～3μm以內(nèi)，其孔徑公差達(dá)H6。在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)導(dǎo)管孔加工中，其加工精度、表面質(zhì)量都優(yōu)于槍鉆加工。氣缸孔鏜削采用雙工位、機(jī)床主軸內(nèi)置式、軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)推拉桿機(jī)構(gòu)。往復(fù)進(jìn)給分別用于粗鏜和精鏜，鏜削速度達(dá)800m/min。
（1）缸體曲軸孔精加工和缸蓋凸輪軸孔精加工使用肯納BencereQUATTRO－CUT刀具，四刃可轉(zhuǎn)位刀片安裝在高精度鋸齒狀刀窩中，尺寸精度控制在微米級(jí)。與傳統(tǒng)分體式可轉(zhuǎn)位刀具相比，QUATTRO－CUT刀具只需調(diào)整刀片徑向高度，不需要調(diào)整刀片背錐，縮短了調(diào)整時(shí)間。按抽測(cè)記錄，精鏜曲軸孔，尺寸精度加工誤差＜0.018mm，同軸度誤差＜0.016mm，最小誤差僅0.002?1mm，表面粗糙度值Ra＜1.6μm；精鏜凸輪軸孔，同軸度誤差＜0.007mm，最小誤差為0.001?4mm，圓度誤差＜0.002mm，位置度誤差＜0.063mm，最小誤差為0.014?8mm，尺寸精度偏差＜0.018mm，最小偏差為0.004?4mm，兩組孔的加工都能滿足節(jié)拍要求。
（2）缸體生產(chǎn)線上的缸體、缸孔鑲鑄鑄鐵缸套、缸孔粗加工是大余量的鑄鐵加工，需要刀具有高的強(qiáng)度和韌性，肯納Fix－Perfect刀具系統(tǒng)是一個(gè)不同正負(fù)角組合的產(chǎn)品系列，其特點(diǎn)在于刀片負(fù)的徑向前角和正的軸向前角，正的軸向前角減小了軸向切削力，并且與負(fù)的徑向前角形成了很好的剪切作用，便于斷屑。正的軸向前角使切削力向著主軸，使銑刀工作更穩(wěn)定；而且，負(fù)的徑向前角能使切入工件的“沖擊點(diǎn)”離開(kāi)刀尖，對(duì)刀尖起保護(hù)作用，刀片立裝，刀刃的下部有較強(qiáng)的實(shí)體支承，增加了刀刃強(qiáng)度。使用Fix－Perfect刀具加工精度、表面粗糙度值都能保證，惟一不足就是壽命低。
2.平面類零件的加工
平面類零件的銑削多半采用具有密齒、過(guò)定位、重復(fù)夾緊結(jié)構(gòu)的徑向、軸向雙向可調(diào)高速密齒面銑刀。銑刀直徑250～400mm，軸向跳動(dòng)≤±0.002?5mm。零件裝配平面的加工是以銑代磨，表面粗糙度值Ra＝0.7μm，不平度＜0.02mm。精銑刀盤(pán)的刀片可通過(guò)偏心螺釘進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整精度達(dá)0.002mm。在中等進(jìn)給精銑加工時(shí)，采用普通刀片與修光刀片合理布置，零件表面質(zhì)量可明顯改善；大進(jìn)給精銑加工時(shí)，全部采用修光刀片，可獲得理想的表面粗糙度值。在缸體和缸蓋生產(chǎn)線，肯納KSCM－AluMill面銑刀用于鋁合金缸體和缸蓋的平面銑削加工。此刀具由鋼制刀盤(pán)和鋁制刀體組成，在保證足夠剛性的前提下減輕了重量，而且雙金屬結(jié)構(gòu)也減少了加工振動(dòng)。該刀具具有高金屬去除率、低加工毛刺及高加工效率等特點(diǎn)，非常適用于高速切削。KSCM－AluMill面銑刀有五種形式的刀夾，不同刀夾相互搭配用于粗銑和精銑，可達(dá)到不同的表面粗糙度值，也可同時(shí)安裝粗銑和精銑刀夾，粗精加工一次完成，縮短加工時(shí)間，提高工作效率。
3.軸類零件的加工
汽車曲軸主軸頸、連桿軸頸的加工是采用雙工位車－拉－專用刀具。刀盤(pán)直徑為700mm，刀盤(pán)圓周裝有40片硬質(zhì)合金涂層刀片，每10片為一組，切削速度為150m/min，快進(jìn)速度為4.6m/min，徑向切削余量為1.5～3mm。此外，一些零件的軸端頭外圓柱面加工采用成形組合外圓銑、鉸削專用工具，一次進(jìn)給完成外圓和端面粗加工，替代單刃車削加工工藝。
4.鋁合金材料的加工
銑削鋁合金材料的工件時(shí)，采用各種規(guī)格不等齒距的銑刀以及大的軸向與徑向前角，刀具的前刀面經(jīng)拋光處理，切削時(shí)切削力小，無(wú)振動(dòng)，表面質(zhì)量佳。采用高耐磨性、高壽命的KD1415和KD1420兩種PCD切削材料刀夾。KD1415刀片硬度較高，適于加工余量均勻、硬度一致的表面，因此將其用于缸體、缸蓋上下和前后表面的精加工；KD1420刀夾，刀片韌性較好，適用于余量不均勻，硬度不一致的表面，將其用于粗加工。精加工后，缸體、缸蓋上下面、前后面等大平面的平面度誤差≤0.02mm，最小達(dá)到0.003?4mm，平均平面度誤差≤0.01mm，表面粗糙度值低于0.8μm，加工節(jié)拍滿足要求。肯納KSCM－AluMill面銑刀更換刀夾時(shí)，僅做軸向調(diào)整，不需要徑向調(diào)整，具有調(diào)整方便、調(diào)整時(shí)間短和調(diào)整精度高的特點(diǎn)，軸向調(diào)整偏差不大于0.003mm，使切削負(fù)荷均勻分布到每個(gè)刀齒上，有效地延長(zhǎng)了刀具壽命。
為充分發(fā)揮HELLER加工中心的性能和效率、適應(yīng)當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)線的高速、高效的優(yōu)勢(shì)，配套肯納KENNAMETAL刀具。加工設(shè)備優(yōu)先采用機(jī)夾不重磨刀具、硬質(zhì)合金鉆頭和內(nèi)冷鉆頭、立方氮化硼（CBN）等新型材料的刀具；采用錐度為 1∶10的HSK刀柄，其與主軸的雙面接觸點(diǎn)保證了定位精度與連接剛性；采用熱漲式工具系統(tǒng)其均勻夾緊力使同心度＜3mm，更適合高速加工。為使刀具的切削性能發(fā)揮到，所有加工中心刀具均采用中心內(nèi)冷結(jié)構(gòu)；缸體、缸蓋鋁合金材料的銑削加工廣泛采用PCD刀具，保證了加工精度與表面質(zhì)量，切削速度選擇2500m/min；考慮到高速回轉(zhuǎn)時(shí)將會(huì)產(chǎn)生很大的離心力，刀體采用高強(qiáng)度鋁合金與鋼質(zhì)雙金屬材料制作。KENNAMETAL的TX型超細(xì)硬質(zhì)合金刀具，特別薄的有定心作用，可同時(shí)完成鉆和鉸兩道工序，加工精度可達(dá)7級(jí)。
5.鑄鐵材料加工
在發(fā)動(dòng)機(jī)制造中，正確的工件結(jié)構(gòu)、良好的表面質(zhì)量以及在總的質(zhì)量保證中沒(méi)有劃傷的零件，這些是重要的目標(biāo)。對(duì)于需生產(chǎn)的高性價(jià)比零件來(lái)說(shuō)，要面對(duì)這些越來(lái)越高的挑戰(zhàn)，就需要開(kāi)發(fā)出粗加工和精加工的可靠的、高效的刀具和解決方案，特別是用于缸體和缸蓋上的端面。
在鑄件的階段加工中和有關(guān)的鑄件供貨企業(yè)，粗加工是切削成方塊的常見(jiàn)工藝。在那里，金屬去除率是最重要的。精加工則要求效率、可靠性和質(zhì)量，其中具有挑戰(zhàn)性的工序之一是燃燒面的面銑削，它常常是完成汽缸體幾何形狀的道工序。
鑄鐵是最重要的材料，現(xiàn)在盡管灰口鑄鐵占統(tǒng)治地位，它的用量是球墨鑄鐵和其它類型鑄鐵的幾倍，但是使用的鑄鐵還是多種多樣的。材料和生產(chǎn)技術(shù)的新發(fā)展擴(kuò)展了蠕墨鑄鐵（CGI）、奧氏體可鍛鑄鐵（ADI）和一系列的合金鑄鐵材料的應(yīng)用，這擴(kuò)展了可加工性的選擇范圍。鑄鐵襯里和鋁氣缸體的結(jié)合使用，導(dǎo)致了能對(duì)雙金屬加工的要求。
山特維克可樂(lè)滿蓋帽式汽車銑刀是在鑄鐵銑削中的刀具。最近，小切削量鑄鐵零件以及汽車制造中的切削，已經(jīng)越來(lái)越多地傾向使用加工中心生產(chǎn)，在生產(chǎn)線或單臺(tái)機(jī)床上，超過(guò)80%的刀具直徑在63～160mm。這反映了當(dāng)今鑄鐵銑削越來(lái)越多地從生產(chǎn)線或重載加工中心上的重載大批量生產(chǎn)粗加工和精加工向小的加工中心上小批量、輕切削方向改變。
在開(kāi)發(fā)重載銑削應(yīng)用所需的新型銑削刀具中，目標(biāo)包括工作臺(tái)進(jìn)給、切削力、工件破裂、毛刺形成、表面質(zhì)量和噪聲水平等。為達(dá)到這一目標(biāo)，在新型CoroMill 365面銑刀上，將主偏角從45°增大到65°，這樣就帶來(lái)了一些優(yōu)點(diǎn)，例如更接近夾具和更軟切入的能力。但是，這樣會(huì)增大刀具退出切削時(shí)工件開(kāi)裂的傾向。這是因?yàn)榈毒唠x開(kāi)時(shí)產(chǎn)生大的徑向力和片狀石墨效果的原因。事實(shí)上，按照工件開(kāi)裂極限，必須經(jīng)常改變刀具標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)置。為了應(yīng)對(duì)大主偏角增大的開(kāi)裂效應(yīng)，CoroMill 365刀片設(shè)計(jì)成刀具離開(kāi)切削時(shí)更為有利減小開(kāi)裂。此外，新型CoroMill 365刀片槽形還變成了八切削刃刀片的一個(gè)精心集成部分，使切削力指向刀片座支撐，這樣有利于減少工件開(kāi)裂。刀片槽形的一部分還是八個(gè)正前角排屑槽，這些排屑槽定位在兩個(gè)面上，使刀片以方法支撐。
鑄鐵切削時(shí)，會(huì)受到不大但是頻率很高的力的作用，力常常作用在長(zhǎng)刀具的吃刀長(zhǎng)度上，需要使力分布在盡可能大的區(qū)域上，因此刀具和刀片的支撐是至關(guān)重要的。CoroMill 365刀片在刀片座內(nèi)，徑向和軸向都有很大的支撐，一直延長(zhǎng)到刀片的切削刃。這使得刀片能應(yīng)付重的負(fù)荷，防止變形，這樣在長(zhǎng)的刀具壽命時(shí)期內(nèi)都保證了高的加工安全性。
為了與機(jī)床主軸有很大的側(cè)面接觸，CoroMill 365銑刀刀體有一個(gè)極大的刀具支撐面，這增加了穩(wěn)定性。刀具使用了螺釘夾緊刀片，使刀具的裝配很方便，在特密齒距時(shí)，用楔塊夾緊。鑄鐵切削時(shí)，使用切削液。新型面銑刀有供應(yīng)切削液的通孔，每個(gè)刀片處都有切削液通道的開(kāi)口，提供了的冷卻效應(yīng)。
6.刀夾式刀具提供更高的能力
使用中等到大型面銑刀精加工發(fā)動(dòng)機(jī)主要由加工周期時(shí)間的參數(shù)和質(zhì)量極限決定，質(zhì)量極限在不斷縮小。因此，關(guān)于高進(jìn)給率和表面質(zhì)量方面的能力提高必須由刀具貢獻(xiàn)，這就要求選擇特密刀具齒距、提高刀片切削刃的軸向安裝高精度以及采用修光刀片。新的切削刀具解決方案的開(kāi)發(fā)以及業(yè)已證明成功的銑削刀具概念，在提供高的加工安全性的同時(shí)，滿足了這些越來(lái)越高的能力要求。
現(xiàn)在，具有可互換刀夾的CoroMill面銑刀提供了鑄鐵和鋁發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、缸蓋和箱體的半精加工、精加工以及粗加工的解決方案。當(dāng)?shù)毒啐X距、精度、裝配和可靠性是決定性問(wèn)題時(shí)，基于例如CoroMill 245和Century概念等成熟的刀夾式刀具就占據(jù)了它們應(yīng)有的地位。
刀夾的結(jié)構(gòu)和刀片定位、可調(diào)整性和鎖定形成了切削和裝配能力方面的決定性差別。在標(biāo)準(zhǔn)或定制刀具的刀體上使用標(biāo)準(zhǔn)化卡，提供了增加更多有效齒數(shù)的能力——這對(duì)達(dá)到更高的生產(chǎn)率和表面質(zhì)量要求至關(guān)重要。每個(gè)刀夾軸向位置的控制決定了表面質(zhì)量能力和刀具的一致性，并保證了任何替換刀具的水平。因此，刀夾在刀體上小的位置誤差極限和卡的穩(wěn)定性，結(jié)合良好的宏觀和微觀安裝精度構(gòu)成刀具能力的基礎(chǔ)。通過(guò)設(shè)計(jì)達(dá)到良好的基本精度以及卡的齒形接口和具有非常小的刀具跳動(dòng)量和修光刃刀片技術(shù)，這些因素導(dǎo)致了性能和質(zhì)量一致性的新的水平。
刀夾的可互換性為大直徑刀具增加了相當(dāng)大的安全性、耐用性，降低了較多的刀具成本和庫(kù)存。CoroMill Century型鋁刀體的可用性方便了刀具的更換和裝配。由于在加工工位的大直徑刀具的重量已經(jīng)變成一個(gè)問(wèn)題，所以這點(diǎn)也很有意義。刀夾式刀具開(kāi)發(fā)時(shí)，已經(jīng)注意了切屑降低表面質(zhì)量的危險(xiǎn)。其結(jié)果是，從新設(shè)計(jì)的每個(gè)刀夾上單個(gè)出口通過(guò)的、強(qiáng)制流出的高速冷卻液，使得這個(gè)工藝安全性成為一個(gè)不重要的問(wèn)題。新結(jié)構(gòu)高效地將切屑從加工面沖走。
在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)零部件加工中，銑削工藝是敏感的、并受到許多因素影響的。因此，在對(duì)大直徑刀具投資時(shí)，需要有足夠的選項(xiàng)，這非常重要。大直徑刀具的投資代表高的刀具成本。通過(guò)在CoroMill刀夾的結(jié)構(gòu)內(nèi)采用標(biāo)準(zhǔn)的CoroMill刀片座，就可以形成許多大直徑銑刀的刀片類型的選項(xiàng)，包括在幾個(gè)位置的修光刀片的使用。這意味著可以采用任何已經(jīng)證明了的與特定的槽形結(jié)合的涂層硬質(zhì)合號(hào)，到一代更專用的刀具材料。一代刀具材料有氮化硅、CBN（立方氮化硼）和PCD（聚晶金剛石），所有這些都是在刀夾式刀具平臺(tái)上。采用這種方法，可以優(yōu)化生產(chǎn)中的應(yīng)用，增加了刀具選擇的靈活性，有利于找出加工解決方案。
當(dāng)今，可以認(rèn)為CoroMill 365面銑刀和大直徑面銑刀的刀夾式刀具概念代表了汽車零部件制造業(yè)加工技術(shù)重要的兩大進(jìn)步。
結(jié)語(yǔ)
汽車工業(yè)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，它的發(fā)展往往代表著國(guó)家和民族在制造業(yè)中的科技水平。青年汽車作為涉及商用車、乘用車和汽車零部件三大領(lǐng)域的汽車工業(yè)企業(yè)，和國(guó)內(nèi)同行一樣都期盼著民族品牌刀具的出現(xiàn)。同時(shí)，要求刀具供應(yīng)商不僅能提供高性能刀具和刀具夾持及其與機(jī)床的連接件，并能提供切削加工整體解決方案和及時(shí)有效的現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)支持，與汽車零部件制造企業(yè)形成更為廣泛的合作伙伴關(guān)系，共同推動(dòng)中國(guó)汽車工業(yè)的發(fā)展