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刀具在数控机床上的应用速度


2022年07月22日

刀具在数控机床上的应用

在数控汽车零部件自动生产线中的高速加工技术中,刀具的功效发挥极至,使数控技术发挥的更加淋漓尽致!  2000年以来,天津勤美达工业有限公司(CMT)引进了多条较先进的数控零部件加工生产自动线,使CMT加工制造得到发展。其中较典型的是来自韩国的DAWOO自动生产线,其处于国际20世纪90年代中期水平。其中应用了较多实用的高速加工技术。从中可部分了解到世界高速加工技术的现状与发展趋势。本文重点介绍加工生产线CYCLE TIME(生产节拍)的概况。   引进的数控汽车零部件自动生产线概述:由CMT汽车刹车支架和排气管高速加工生产线组成。同步引进北美汽车公司并行工程管理模式与管理技术,经营各条自动线生产运行,年加工能力3000pcs,制造节拍1.5~3分钟/ 件。 生产线部分采用复合高速切削加工技术,其机械加工工艺流程反映了当代加工制造业中最先进的技术水平。   具体的情况包括零件毛坯状况:关键零件毛坯均为CMT自行DISA线精密铸造成型的高强度铸铁成形工艺。其高速加工技术要求在批产工艺过程中,材料可加工性能良好、稳定,零件毛坯切削余量控制在(1.2~4)mm±0.3 mm以内。   生产线高速切削刀具、机床及加工工艺:其典型技术特点包括,刀具材料的选用,以超硬刀具材料为主。采用CBN、PCD、SiN陶瓷,Ti基陶瓷,TiCN涂层刀具材料加工高强度铸铁件,铣削速度达2200m/min;采用PCD、超细硬质合金刀具加工高Si-mo铸造件,铣削速度也达2200m/min,钻、铰削速度达80~240m/min;采用SiN陶瓷、Ti基陶瓷及TiCN涂层刀具加工钢零件,车削速度达200m/min;采用高Co粉末冶金表面涂覆TiCN 的高速钢整体拉刀,以及硬质合金机夹组合专用拉刀,加工各种钢件、铸铁件,拉削速度10~25m/min。   量化线刀具典型结构与加工工艺。零件孔加工刀具采用多刃复合式(刀刃机夹、镶焊组合)结构,以铰、挤削替代磨削,在一次性走刀过程中完成孔的精加工,转速达3000rpm,走刀速度达1.5~3 m/min,精度可达5~7级,粗糙度Ra0.7μm(枪钻转速3000rpm, Ra2μm);零件平面铣削刀具多采用密齿、过定位、重复夹紧结构,径、轴向双向可调的高速密齿面铣刀。采用机床主轴内置式U轴、一次走刀完成其球面成形铣削加工;一次走刀铣铰削完成外圆、端面粗加工,替代单刃车削加工工艺。上述专用高速、高效刀具结构不胜枚举,与相应专用数控机床组合成的加工工位,生产节拍为20~40秒。零部件的精度与质量的60%~80% 决定于这些专用刀具及数控机床的精度和质量 。   高速专用数控机床:关键零件的多数加工工艺突破了传统机加工理念,其高速专用数控机床也突破了传统结构设计形式。概括地讲,其机床结构设计是以各种高速多刃专用成形刀具和加工工艺为主导,以满足整条生产线各加工工位、加工工序生产节拍均衡及稳定的质量与精度要求。在一次往复走刀过程中,高速加工发动机、曲轴各种零部件是按构思设计和制造的。对机床数控系统、质量与精度、零部件的材料性能等各项技术参数,是以各加工工位、工序的具体技术要求,分解成各个单一的技术指标,因而机床结构相对简洁、数控系统稳定可靠,其加工技艺数据库固化在数控系统中。   纵观CMT量化生产线机械制造工艺技术,其刀具切削与进给速度未达到某些理论中的高速切削概念指标,但其生产效率是属于高速加工的范畴。在生产实践中,这种相对低速切削更高效的加工技术,通过了市场竞争环境的严格考核。   目前与国外的差距   由于种种原因,一些高速加工技术基础共性技术研究没有优化、集成和推广应用。国内企业大都从外国引进高速加工技术,当然也存在一些差距。   零件毛坯制造技术:零件毛坯材料的选择、成形工艺技术的优化,直接影响到后序机制工艺过程、生产节拍快慢和产品质量、成本,是产品全生命周期的起点。国内少有科技人员下功夫去潜心系统研究,国外的快速成形工艺技术还未真正实用于企业生产流程中。更少有人从绿色制造、环保角度研讨零件毛坯制造系统技术的变革与发展。   高速刀具技术:差距主要表现在高性能刀具材料的研发(含表面涂层材料)、刀具制造工艺技术、刀具安全技术及刀具使用技术等领域。   高速机床技术:在市场经济引进技术设备的带动下,我国高速机床技术有了长足进步,差距在于机床关键功能部件的研发上,落后于市场需求。如转速20000 rpm以上的大功率高刚度主轴、无刷环形扭矩电机、直线电机、快速响应数控系统等在实用上处于空白;多功能复合机床设计、制造网络、通讯网络技术的应用,还处于初级阶段。

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