汽車零部件加工中刀具的運用實踐研究

程春利 江子杰

摘 要：當(dāng)前，汽車零部件加工標(biāo)準(zhǔn)顯著提升，其精密制造不僅要保證加工質(zhì)量，還要減小體積。汽車零部件加工技術(shù)含量高、工藝復(fù)雜，為了達(dá)到整車輕量化發(fā)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(shù)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(guān)鍵詞：汽車零部件;加工;刀具;運用實踐

中圖分類號：TG71文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1003-5168（2020）32-0045-03

Abstract： At present， the processing standards of auto parts have been significantly improved， and its precision manufacturing must not only ensure the processing quality， but also reduce the volume. Auto parts processing technology is high and the process is complex， in order to meet the needs of the lightweight development of the whole vehicle， people need to improve the processing speed， accuracy and efficiency of the tool. This paper briefly analyzed the selection and application of CNC tools and special tools in the processing of auto parts， in order to provide ideas for the processing of auto parts.

Keywords： auto parts processing;cutting tools;application practice

汽車零部件加工屬于精密制造技術(shù)，工藝流程比較復(fù)雜，零部件加工質(zhì)量和體積要求較高。當(dāng)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(fā)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(shù)控刀具的運用實踐

數(shù)控刀具種類繁多，不同汽車零部件加工對于數(shù)控刀具有不同的需求，因此在選擇數(shù)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(shù)控刀具運用的經(jīng)濟(jì)性。在汽車零部件機(jī)械化加工過程中，要合理確定切削參數(shù)，以提高零部件加工的質(zhì)量與效率。隨著CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展，可以將CAD設(shè)計數(shù)據(jù)直接用于數(shù)控加工中。值得一提的是，DNC微型計算機(jī)和數(shù)控機(jī)床之間的連接使整個設(shè)計、過程計劃和編程過程都在計算機(jī)上完成，并且通常不需要輸出特殊的過程文檔。數(shù)控刀具實物圖如圖1所示。

部分汽車零部件外部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，工作面較多且呈現(xiàn)出不同的角度，因此要根據(jù)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(huán)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(jīng)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(zhì)量佳的優(yōu)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(jìn)行汽車零部件的粗加工。在選擇數(shù)控刀具時，要嚴(yán)格考察刀具生產(chǎn)廠家的資質(zhì)，主要包括產(chǎn)品合格率、售出產(chǎn)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(shù)控刀具價格較高，但它能夠顯著提高零部件加工質(zhì)量及效率，從長期發(fā)展角度來看，長期所獲收益遠(yuǎn)大于短期的數(shù)控刀具購進(jìn)成本，因此要根據(jù)實際情況，盡量選擇商譽(yù)度高、價格適中的刀具生產(chǎn)廠家。

在汽車零部件機(jī)械化生產(chǎn)中，刀庫具有自動化、智能化的特點，能夠根據(jù)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(chǎn)線所生產(chǎn)零部件的特點，確定刀具參數(shù)，并根據(jù)生產(chǎn)線中不同的工序，確定刀具的功能，繼而選擇相應(yīng)的刀具。當(dāng)前，我國汽車零部件加工機(jī)床道具系統(tǒng)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(guān)知識，以滿足實際加工需求。

部分汽車零部件加工企業(yè)機(jī)械化程度不足，雖然引進(jìn)了數(shù)控機(jī)床，但還沒有實現(xiàn)智能化加工，當(dāng)切換生產(chǎn)線或更換工序時，其需要人工進(jìn)行換刀、調(diào)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(shù)量，降低更換次數(shù);其次，夾緊工具后，應(yīng)完成所有可以執(zhí)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(guī)格的工具，也應(yīng)分別使用粗加工和精加工工具;最后，當(dāng)前汽車零部件講求“以車代磨”，即省略粗加工環(huán)節(jié)，直接使用車床上的刀具對零部件進(jìn)行精加工或半精加工，降低生產(chǎn)成本。為此，應(yīng)在保證加工質(zhì)量的基礎(chǔ)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(shù)量及質(zhì)量。如果刀庫以人工管理為主。管理人員需要詳細(xì)檢查刀具是否有損壞、刀具性能是否完好等，當(dāng)?shù)毒卟缓细駮r，要及時更換，避免加工中刀具斷裂而影響加工進(jìn)度。

2 汽車零部件加工中特制道具的運用實踐

在整車行業(yè)低迷的背景下，汽車零部件行業(yè)的發(fā)展面臨著諸多困境。首先，國家加大對汽車零部件生產(chǎn)環(huán)保、安全的管控，因此加工企業(yè)需要更新加工技術(shù)與設(shè)備，經(jīng)營成本增加。其次，汽車零部件加工行業(yè)競爭激烈，產(chǎn)品同質(zhì)化問題嚴(yán)重，要想獲得競爭力，汽車零部件加工企業(yè)需要不斷創(chuàng)新生產(chǎn)技術(shù)，切實提高產(chǎn)量、生產(chǎn)效率及產(chǎn)品質(zhì)量?；诖?，汽車零部件加工企業(yè)要采取有效的生產(chǎn)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(yīng)用。

2.1 機(jī)床中的特定應(yīng)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(yīng)快速粗加工速度和大量切削刀具的要求。精密加工應(yīng)選擇精度更高、強(qiáng)度高的刀具，以提高加工精度。在加工支承軸承孔時，要根據(jù)加工面的特點確定刀具參數(shù)，以免刀背與工件之間產(chǎn)生相互干擾。具體工具參數(shù)如表1所示。

在進(jìn)行特定處理之前，應(yīng)先設(shè)置工具。設(shè)置刀具時，要進(jìn)行定位操作，保證支承軸承孔加工位置的準(zhǔn)確性。在設(shè)定換刀點時，有必要結(jié)合實際的加工需求，以避免換刀點位置過遠(yuǎn)或過近，影響加工效率及質(zhì)量。

2.2 優(yōu)化用于加工支承軸承孔的刀具

在傳統(tǒng)的支承軸承孔機(jī)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(shù)量較多的刀具，會提高生產(chǎn)成本;另一方面，兩道工序需要更替，需要進(jìn)行換刀，會延長加工時間。因此，要優(yōu)化用于加工支承軸承孔的刀具，當(dāng)前有兩種優(yōu)化方案。一是優(yōu)化刀具的相關(guān)參數(shù)，如刀具的規(guī)格、刀具強(qiáng)度、刀具韌性等，以增強(qiáng)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(wěn)定放置;精加工工具可以與下角刀組合使用，該工具由數(shù)個單頭鏜刀組成，如圖3所示。

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(jù)試驗數(shù)據(jù)，陶瓷刀具切削速度、耐用性等性能遠(yuǎn)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(yīng)用前景，并且能夠顯著提高汽車零部件加工的效率與質(zhì)量。支承軸承孔加工刀具如圖4所示。

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(xiàn)高精度、高質(zhì)量加工。因此，要選擇陶瓷刀具。同時，選擇的陶瓷工具應(yīng)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(qiáng)度，應(yīng)選擇負(fù)前角工具。確定切削刀具后，有必要選擇科學(xué)合理的切削參數(shù)，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(jìn)給速度時，應(yīng)綜合分析加工表面的粗糙度、零件的剛度和刀片的強(qiáng)度。如果零件剛度和機(jī)床功率允許，則可以選擇更高的速度。經(jīng)過切削試驗后，對零件的余量進(jìn)行比較和分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，該余量減少了0.5～3.5 mm，基本上達(dá)到了粗磨余量要求。

3 結(jié)語

當(dāng)前，機(jī)械加工已經(jīng)成為汽車零部件的重要發(fā)展趨勢，因此要注重數(shù)控刀具的選擇及參數(shù)的確定。同時，要不斷優(yōu)化刀具的使用方案，比如，采用組合道具或優(yōu)化刀具結(jié)構(gòu)，以減少刀具使用數(shù)量，增加刀具的耐用性。此外，要加大對數(shù)控刀具的研發(fā)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(guī)格，鎖緊部采用M螺紋形狀，能夠與硬質(zhì)合金桿配套使用，采用正前角切削刃形狀的42°～45°強(qiáng)螺旋角、不等分割及不等排屑槽設(shè)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(shè)有內(nèi)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(yīng)用于與鈦合金、耐熱合金等有關(guān)的汽車零件加工。

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