刀具在數控機床上的應用

   時間:2014-03-12 01:58:22
刀具在數控機床上的應用簡介
    在數控汽車零部件自動生產線中的高速加工技術中,刀具的功效發揮極至,使數控技術發揮的更加淋漓盡致!   2000年以來,天津勤美達工業有限公司(CMT)引……
刀具在數控機床上的應用正文
  

在數控汽車零部件自動生產線中的高速加工技術中,刀具的功效發揮極至,使數控技術發揮的更加淋漓盡致!

2000年以來,天津勤美達工業有限公司(CMT)引進了多條較先進的數控零部件加工生產自動線,使CMT加工製造得到發展。其中較典型的是來自韓國的DAWOO自動生產線,其處於國際20世紀90年代中期水平。其中應用了較多實用的高速加工技術。從中可部分了解到世界高速加工技術的現狀與發展趨勢。本文重點介紹加工生產線CYCLE TIME(生產節拍)的概況。

引進的數控汽車零部件自動生產線概述:由CMT汽車剎車支架和排氣管高速加工生產線組成。同步引進北美汽車公司并行工程管理模式與管理技術,經營各條自動線生產運行,年加工能力3000pcs,製造節拍1.5~3分鐘/ 件。 生產線部分採用複合高速切削加工技術,其機械加工工藝流程反映了當代加工製造業中最先進的技術水平。

具體的情況包括零件毛坯狀況:關鍵零件毛坯均為CMT自行DISA線精密鑄造成型的高強度鑄鐵成形工藝。其高速加工技術要求在批產工藝過程中,材料可加工性能良好、穩定,零件毛坯切削余量控制在(1.2~4)mm±0.3 mm以內。

生產線高速切削刀具、機床及加工工藝:其典型技術特點包括,刀具材料的選用,以超硬刀具材料為主。採用CBN、PCD、SiN陶瓷,Ti基陶瓷,TiCN塗層刀具材料加工高強度鑄鐵件,銑削速度達2200m/min;採用PCD、超細硬質合金刀具加工高Si-mo鑄造件,銑削速度也達2200m/min,鑽、鉸削速度達80~240m/min;採用SiN陶瓷、Ti基陶瓷及TiCN塗層刀具加工鋼零件,車削速度達200m/min;採用高Co粉末冶金表面塗覆TiCN 的高速鋼整體拉刀,以及硬質合金機夾組合專用拉刀,加工各種鋼件、鑄鐵件,拉削速度10~25m/min。

量化線刀具典型結構與加工工藝。零件孔加工刀具採用多刃複合式(刀刃機夾、鑲焊組合)結構,以鉸、擠削替代磨削,在一次性走刀過程中完成孔的精加工,轉速達3000rpm,走刀速度達1.5~3 m/min,精度可達5~7級,粗糙度Ra0.7μm(槍鑽轉速3000rpm, Ra2μm);零件平面銑削刀具多採用密齒、過定位、重複夾緊結構,徑、軸向雙向可調的高速密齒面銑刀。採用機床主軸內置式U軸、一次走刀完成其球面成形銑削加工;一次走刀銑鉸削完成外圓、端面粗加工,替代單刃車削加工工藝。上述專用高速、高效刀具結構不勝枚舉,與相應專用數控機床組合成的加工工位,生產節拍為20~40秒。零部件的精度與質量的60%~80% 決定於這些專用刀具及數控機床的精度和質量 。

高速專用數控機床:關鍵零件的多數加工工藝突破了傳統機加工理念,其高速專用數控機床也突破了傳統結構設計形式。概括地講,其機床結構設計是以各種高速多刃專用成形刀具和加工工藝為主導,以滿足整條生產線各加工工位、加工工序生產節拍均衡及穩定的質量與精度要求。在一次往複走刀過程中,高速加工發動機、曲軸各種零部件是按構思設計和製造的。對機床數控系統、質量與精度、零部件的材料性能等各項技術參數,是以各加工工位、工序的具體技術要求,分解成各個單一的技術指標,因而機床結構相對簡潔、數控系統穩定可靠,其加工技藝資料庫固化在數控系統中。

縱觀CMT量化生產線機械製造工藝技術,其刀具切削與進給速度未達到某些理論中的高速切削概念指標,但其生產效率是屬於高速加工的範疇。在生產實踐中,這種相對低速切削更高效的加工技術,通過了市場競爭環境的嚴格考核。

目前與國外的差距

由於種種原因,一些高速加工技術基礎共性技術研究沒有優化、集成和推廣應用。國內企業大都從外國引進高速加工技術,當然也存在一些差距。

零件毛坯製造技術:零件毛坯材料的選擇、成形工藝技術的優化,直接影響到後序機制工藝過程、生產節拍快慢和產品質量、成本,是產品全生命周期的起點。國內少有科技人員下功夫去潛心繫統研究,國外的快速成形工藝技術還未真正實用於企業生產流程中。更少有人從綠色製造、環保角度研討零件毛坯製造系統技術的變革與發展。

高速刀具技術:差距主要表現在高性能刀具材料的研發(含表面塗層材料)、刀具製造工藝技術、刀具安全技術及刀具使用技術等領域。

高速機床技術:在市場經濟引進技術設備的帶動下,我國高速機床技術有了長足進步,差距在於機床關鍵功能部件的研發上,落後於市場需求。如轉速20000 rpm以上的大功率高剛度主軸、無刷環形扭矩電機、直線電機、快速響應數控系統等在實用上處於空白;多功能複合機床設計、製造網路、通訊網路技術的應用,還處於初級階段。

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