您好 欢迎来到超硬材料网  | 免费注册
远发信息:磨料磨具行业的一站式媒体平台磨料磨具行业的一站式媒体平台
手机资讯手机资讯
官方微信官方微信
郑州华晶金刚石股份有限公司

高效切削技术在汽车制造业中的应用和发展

关键词 切削 , 硬质合金 , 复合刀具 , 汽车制造业|2009-02-12 00:00:00|来源 中国超硬材料网
摘要 当前汽车制造业发展的特点是竞争加剧,如何能不断提高生产效率、降低制造成本,以具有竞争力的价格向客户提供高质量的产品,及时满足用户日益增长的需求,成为汽车制造业各企业共同关注的焦点。...

  当前汽车制造业发展的特点是竞争加剧,如何能不断提高生产效率、降低制造成本,以具有竞争力的价格向客户提供高质量的产品,及时满足用户日益增长的需求,成为汽车制造业各企业共同关注的焦点。汽车生产的柔性化要求提高,要求能够根据市场的需求及时推出新的产品或获转换新的型号生产,当市场对某种产品有需求时必须抓住机遇生产出足够满足市场需要的产品。汽车制造中有大量零部件需要进行切削加工,具有技术密集程度高、生产批量大、制造节拍快的特征,汽车制造业中使用的刀具不仅要求其切削性能好、工作寿命长,还要求其具有高度的稳定性,同时还要具有很高的性能价格比,金属切削和刀具技术作为机械加工工艺环节中最活跃的因素,成为提高生产效率和加工质量、降低制造成本的关键技术之一。
  汽车及其零部件制造特别是新工厂、新项目的制造过程越来越多地向着高速加工的方向发展,越来越多地采用数控高速加工中心,很多加工中心机床的主轴转速已可达数万转。同时快速进给也得到很大发展,配合高速加工,采用密齿铣刀,提高进给速度,如在铝合金变速箱零件的加工中,有的面的铣削进给速度达15m/min以上,甚至可达18m/min以上。
  为了提高生产效率,在汽车零部件的加工中,减少或合并加工工序的趋势也很明显,例如取消半精加工,粗加工后直接进行精加工,粗镗后直接精镗,钻孔后精铰一次到位,面粗铣后一次精铣达到要求,在粗加工中尽可能多地切除加工余量,随后的一次精加工直接保证加工尺寸和形状、位置精度以及表面加工质量,这就对机床和刀具都提出了很高的要求。
  
  新型硬质合金刀具和超硬刀具广泛使用
  面对高效加工的需要,刀具材料发生了很大变化,新型硬质合金刀具和超硬刀具在当代汽车制造业中获得了广泛使用,尤其是在钻削、铰削、铣削、车削等加工中。
  新型硬质合金刀具近年来发展很快,其具有高的硬度和良好的综合切削性能,同时又具有合适的性能价格比,已在汽车制造业得到了应用并取得了良好的效果。目前硬质合金刀具正在发展新的配方,采用新的成形和烧结技术,向着采用纳米技术和超细粉末、开发兼具高硬度和韧性的新型硬质合金刀具的方向发展。
  同时,超硬刀具在汽车制造业获得了越来越广泛的应用,其中主要是CBN立方氮化硼),PCD(聚晶金刚石)刀具和陶瓷刀具的应用。如气缸体缸孔的加工在半精镗和精镗工序中很多就采用了CBN刀片,切削速度可达800m/min,刀具寿命也大为延长。
  PCD刀具由于其极高的硬度,在加工铝制工件及其他有色金属及其合金时使用寿命极高,近年来随着汽车制造业大量应用轻型材料(如铝合金、复合材料等),PCD刀具的应用也大量增加。现在汽车发动机的汽缸体、汽缸盖、变速箱的壳体、阀体、槽体、侧盖等零件很多都采用铝合金材料,这些零件的加工中就大量采用了PCD刀具,取得很好的效果,一般每把刀的寿命都在几千件工件左右,长的可达1.5万至2万件,如在变速箱壳体的某些工序加工中,将原来采用的硬质合金镗刀改为PCD刀具,刀具寿命甚至可从原来的3000件提高到数万件,其经济效益是非常明显的。
  另外,陶瓷刀具也是一种有发展前途的、目前正在汽车制造业不断获得应用的刀具,由于其有很高的硬度同时又具有极具竞争力的价格,在某些加工中,陶瓷刀具可用来代替CBN刀具,如在一种直列四缸发动机铸铁缸体的缸盖面的铣削加工中,将一种新型陶瓷刀具代替原来使用的CBN刀具就获得了成功,刀具成本可降低35%以上。在铸铁缸体缸孔的粗镗和半精镗中,很多情况下都采用了陶瓷刀具,陶瓷刀具的主要缺点是其较脆,因此在连续切削的情况下优点较明显,另外也需避免刀具受到突然和局部的温度变化而引起裂纹,因此一般都是进行干切削。
  
  刀具涂层的开发和涂层刀具的应用
  由于汽车制造业中高效加工的苛刻工况,仅依赖于刀具材料的改进还是远远不能满足需求的,表面工程技术、摩擦学技术及其涂层的应用和发展,为提高刀具的切削性能和工作寿命作出了很大贡献。
  目前在汽车制造业所用刀具上采用较多的涂层有TiN、TiC、TiCN、TiAlN以及新出现的AlCrN涂层等等,在钻头、铰刀、齿轮滚刀、丝锥上都获得很好的应用效果,汽车行业所用的硬质合金刀具刀片大部分都进行了涂层,刀具寿命明显提高,应用涂层的刀具的基体材料范围也很广,包括高速钢、硬质合金、陶瓷等等,例如在使用陶瓷刀具对发动机气缸体缸盖结合面进行铣削的加工中,进行了涂层的刀具比未经涂层的刀具,寿命可提高20%以上。而且随着对刀具重磨要求的提高,越来越多的重磨后的刀具需要进行重新涂层,使涂层的应用有了更广阔的前景,同时如何使修磨后重新涂层的刀具达到原有新刀具的性能水平,还需要涂层厂家和涂层刀具用户共同付出更大的努力。
  目前汽车制造业越来越多的采用铝合金材料,铝件加工越来越多,但某些在铸铁和钢件加工中应用效果较好的涂层,在铝件加工中不一定能取得好的效果,因此现在有的涂层企业开发出了某些更适合于铝件加工的刀具用涂层,如最近就有氮铝化钛加碳化钨的复合涂层,在铝件上加工有较好的效果。覆有类金刚石涂层的刀具对于加工铝件也有较好的效果,应用在硬质合金刀具上形成和覆盖类金刚石涂层的方法,可使得具有复杂形状、或开有断屑槽的刀具也能具有某些金刚石刀具的加工性能。
  目前刀具涂层的开发研究和在汽车制造业的应用研究都有加速的趋势,正向着纳米级和多层化的方向发展,由于单一涂层材料难以满足提高刀具综合性能的要求,因此涂层成份将趋于多元化、复合化;在复合涂层中,各单一成分涂层的厚度将越来越薄,层数也越来越多,有的已达400多层;涂层的研究和开发过程中将更注重切削摩擦学的应用,切削摩擦学的理论和试验及涂层评定方法将有利于新涂层的开发和应用推广,新涂层工艺将为满足不同的切削加工要求,提供更具针对性的适用涂层.
  
  复合刀具的发展及其标准化
  在汽车制造业中为达到高效加工的目的,大量使用了组合式刀具和复合刀具,以简化工序、减少刀具数量、减少换刀时间和降低加工节拍时间,现在,还出现了钻孔和螺纹加工在一起的组合式刀具,这种复合刀具的前部用于钻孔,紧接着是刀具的螺纹加工部分,在螺纹底孔被钻出来后,该刀具即进行螺纹的铣削加工,仅用一把刀具即完成该孔的全部加工,已在发动机气缸体上某些孔的加工中获得应用,以减少换刀的辅助时间,满足生产节拍的要求。
  由于组合式刀具的应用大大提高了生产效率,但也增加了非标刀具的种类和数量,增加了对刀具管理的要求,特别是在刀具非正常消耗发生时,增加了快速获得替代刀具的困难和影响生产线正常生产的风险。因此怎样做到既能保证为获得高的生产率而大量采用复合刀具,又能尽可能地使刀具实现标准化,就成为刀具制造业和汽车制造业需要共同关注和研究解决的问题,需要制定一些相关的标准,开发定向于平台的刀具,建立一些标准的复合刀具结构,根据生产任务合理的组合或者变换切削及功能模块,并在这种复合刀具中尽可能地采用标准刀片,以快速价廉地制造各种专用刀具,这样将会大大降低刀具制造、采购和库存成本,缩短刀具供货时间,并显著提高出现刀具非正常消耗时的应急能力和快速响应能力。
  

金刚石刀具网正式上线
  ① 凡本网注明"来源:超硬材料网"的所有作品,均为河南远发信息技术有限公司合法拥有版权或有权使用的作品,未经本网授权不得转载、摘编或利用其它方式使用上述作品。已经本网授权使用作品的,应在授权范围内使用,并注明"来源:超硬材料网"。违反上述声明者,本网将追究其相关法律责任。
② 凡本网注明"来源:XXX(非超硬材料网)"的作品,均转载自其它媒体,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。
③ 如因作品内容、版权和其它问题需要同本网联系的,请在30日内进行。
※ 联系电话:0371-67667020

延伸推荐

超硬刀具崭露头角 2019年中国切削刀具行业发展现...

刀具作为工业机床的“牙齿”,对于提升机床的精密、高速和高效等方面的性能有直接影响。刀具作为高档数控机床的重要组成部分,被广泛应用于制造业中的材料切削,对...

日期 2019-11-13   超硬新闻

碳化钨离子注入与超声振动辅助金刚石切削的研究

碳化钨是玻璃透镜精密模压生产中重要的模芯材料,具有高强度、高耐磨性与热稳定性。金刚石超精密切削是获得光学级表面(尤其是复杂曲面)的重要加工方法,能够实现...

日期 2019-10-08   超硬新闻

电动汽车让美国汽车制造业面临失业潮

冰箱的普及,让送奶员失业了。手机的出现,让接线员失业了。眼下,随着电动车普及,汽车行业的工人们担心发动机装配线的岗位将被会电池制造商取代。电动汽车零部件更少、制造所需劳动力更少,汽...

日期 2019-10-08   国际资讯

汽车制造业利润猛降23%,国内车企大量亏损

2019年对于中国汽车市场来说,可能注定是不平凡的一年,也将成为分水岭的一年,今年过后,汽车江湖的座次将发生天翻地覆的变化,当然了,尽管几年的车市异常寒...

日期 2019-09-02   机床机械

2019年1-4月山东省金属切削机床产量为2.07万...

据中商产业研究院数据库显示,2018年3-4季度山东省金属切削机床产量有小幅度下降,2019年4月山东省金属切削机床产量为0.53万台,同比下降36.1...

日期 2019-06-05   行业统计

株洲钻石(欧洲)切削演示技术服务中心落成

株洲钻石切削刀具(欧洲)股份有限公司(以下简称株洲钻石)于5月17日在德国杜塞尔多夫举行了切削演示技术服务中心落成仪式。中国驻杜塞尔多夫总领馆冯海阳总领...

日期 2019-05-29   企业新闻

硬质合金钴消费量或增速放缓

2019年4月15-20日,第十六届中国国际机床展览会在北京国际展览馆盛大召开,来自28个国家和地区的1700多家机床工具行业制造商前来参展,展览的主题为“融合共赢智造未来”,焕发...

日期 2019-04-23   行业统计
切削刀具创新产品奖“金锋奖”发布

切削刀具创新产品奖“金锋奖”发布

由机械工业信息研究院金属加工杂志社主办的第四届切削刀具用户调查结果发布暨切削刀具创新产品评选颁奖典礼近日在北京举行。本次典礼共分为三部分:第四届切削刀具...

日期 2019-04-19   超硬新闻

第19届印度国际金属切削机床展考察报告

2019年1月24-30日,第19届印度国际金属切削机床展览会(IMTEX2019)及第21届刀具及配套技术(Tooltech2019)展览会在印度班加...

日期 2019-03-11   机床机械

双曲面形超强切削刃金刚石钻头

斯伦贝谢旗下史密斯钻头公司近期研发了一种适用于塑性地层的双曲面形超强切削刃金刚石钻头,该钻头切削齿形状如图1所示。可以看出,切削齿中间低凹部有椭球状凸起...

日期 2019-03-01   超硬新闻
柘城惠丰钻石科技股份有限公司
河南联合精密材料股份有限公司