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汽車零部件加工中刀具的運用實踐研究

2021-5-24 來源：安徽省小小科技股份有限公司作者：程春利（lì）江子傑

摘（zhāi）要：當前，汽車零部件加工（gōng）標準顯著提升，其精密製（zhì）造（zào）不僅要保證加工質量，還要減小（xiǎo）體積。汽車（chē）零部件加工技術含量高、工藝複（fù）雜，為了達到整車輕量化發展的需求，人們需要提高刀具的加工速度、精度（dù）與（yǔ）效率。本文簡要分（fèn）析了汽（qì）車零部件加工中數控刀具和特製刀具的選擇及運用方式，以期為（wéi）汽車零部件加工提供思路。

關鍵詞：汽車零部件；加工；刀（dāo）具；運用實踐（jiàn）

汽車零部件加工屬於精（jīng）密製造技術，工藝流程比較複雜（zá），零部件加（jiā）工（gōng）質量和體積要求（qiú）較高。當前，人們要提高刀具加工速度、精度（dù）與效（xiào）率，滿足整車輕量化發展的需（xū）求。因此，本文重點研究了汽車零部件加工中刀具的運用實（shí）踐。

1 、汽車（chē）零部件加工中數控刀具的運用實踐

數控刀（dāo）具種（zhǒng）類繁多，不（bú）同汽車零部件加（jiā）工對於數控刀具有不同的需求，因此在選擇數控刀具時，一方麵要保證其（qí）符合實際加（jiā）工情況，另一方麵（miàn）要注重數控刀具運用的經濟性。在汽車零部件機械化加工過（guò）程中，要合（hé）理確定切削參數，以提高零（líng）部件加工的（de）質量（liàng）與效率。隨著（zhe）CAD/CAM技術的發展，可以將（jiāng）CAD設計數據直接（jiē）用於數控（kòng）加工中（zhōng）。值得一提的是，DNC 型計算機和（hé）數控（kòng）機床之間的連接使整個設計、過程計劃和編程過程都在計算機上完成，並且通常不需要輸出特殊的過程文檔。數控

刀具實物圖如圖1所示。

圖1 數控刀具

部（bù）分汽（qì）車（chē）零部件外部結構較為複（fù）雜，工作麵較多且呈現出不同的角度，因此要（yào）根據零部件表麵的尺寸、外部輪廓、凹凸（tū）程度等選（xuǎn）擇最（zuì）合適的加工刀具。比如，立銑刀通常用於加（jiā）工平麵（miàn）零件的外圍輪廓；球頭銑刀（dāo）、環形銑刀、圓錐銑刀和盤式銑刀通常用於加工某些實體輪廓和可變斜角輪廓（kuò）。切（qiē）割線間（jiān）距一般采用頂部閉合距離，因此球頭經常用於表（biǎo）麵處理。通常情況下，平斷（duàn）麵銑（xǐ）刀具有加工效率高、質量佳的優勢，因此如果沒有切割等（děng）特殊性的加（jiā）工需求，一般選擇平斷麵銑刀（dāo）進行汽車零部件的粗加工。在（zài）選擇數控刀具時，要嚴格考察刀（dāo）具（jù）生產廠家的資質，主要包括產（chǎn）品合格率、售出產品的退貨（huò）率（lǜ）、刀（dāo）具加（jiā）工精度（dù）等，雖然性能較好且使用壽（shòu）命長的（de）數控刀具價格（gé）較高，但它能夠顯著提高零部件加工質量及效（xiào）率，從長期發展角度來看，長期所獲收益遠大於（yú）短期的數控刀具購進成本，因此要根據實（shí）際（jì）情況，盡量選擇商譽（yù）度高、價格適中的刀具生產廠家。

在汽車零部件機械化生產中，刀庫具有自動化、智能化的特點，能夠根據工序（xù）自動更換刀具，檢查刀具性能是否完好等。因此，編程人員需（xū）要深入了解實際加工工作，掌握每條生產線（xiàn）所生（shēng）產零部件的（de）特點，確定刀具參數，並根據生產線中不（bú）同的工序，確（què）定刀具的功（gōng）能，繼（jì）而選擇相應的刀（dāo）具。當前，我國汽車零部件加工（gōng）機床道（dào）具係統較為（wéi）龐雜（zá），每種刀具用途不同，編（biān）程人員（yuán）還需（xū）要掌握刀具相關知識，以滿足實際加工需求。

部分（fèn）汽車零（líng）部（bù）件加工企業機械（xiè）化程度不足，雖然引進了數控機床，但還（hái）沒有實現智能化加工，當切換生產線或更換工序時，其需要人工進行換刀、調試等操（cāo）作，不僅浪費時間，還會增加人力成本。對於（yú）此類加工方（fāng）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量，降低更（gèng）換次數；其次，夾緊工具後，應完（wán）成所有可以執行的加工步驟，盡量提高刀具的（de）利用率；再次，即使是相同尺寸和（hé）規格的工具，也應分別使用粗加工（gōng）和精加工工具；最後，當前汽車零部件講求“以車（chē）代（dài）磨”，即省略粗加（jiā）工環節，直接使用車床上的刀具對零部件進行精（jīng）加工或半（bàn）精加工，降低生產（chǎn）成本。為此，應在保證加工質量的基礎上對比粗加工（gōng）、半（bàn）精加工（gōng）、精加工的成本，繼而選擇合適的加工模式。

刀具使用後，要將其合理保存（cún）在刀庫中，如（rú）果刀庫安裝智能檢測等裝置，則隻需要檢查裝置上（shàng）顯示的代碼，以確定刀具數量及質量。如果刀庫以人工管理為主。管理人員需要詳細檢查刀具是否有損壞、刀具性能是否完好等，當刀具不（bú）合格時，要及時更換，避免加工中刀具斷裂而影響加工進度。

2 、汽車（chē）零部件（jiàn）加工（gōng）中（zhōng）特製道具的運用實踐

在整車行業（yè）低迷的背景下，汽車零部件行（háng）業的發展麵臨著諸多（duō）困境。首先，國家加大對汽車零部（bù）件生（shēng）產環（huán）保、安（ān）全的管控，因（yīn）此加工企業需要更新加工技術與設備（bèi），經營成本增加。其次，汽車零部件（jiàn）加工行（háng）業競爭激（jī）烈，產品同質化問題嚴重，要想獲得競爭（zhēng）力，汽車零部件加工企業需要不斷創（chuàng）新生產技術（shù），切實（shí）提高產量、生產效率及產品質量。基於此，汽車零（líng）部件（jiàn）加工（gōng）企業要采取有效（xiào）的（de）生產成本控製策略。支承軸承是一種重要的汽車（chē）零部件，支（zhī）承軸承孔（kǒng）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於特製刀具。

下麵分析支承（chéng）軸承孔加工刀具（jù）的應用。

2.1 機床中的特定應用

支承軸（zhóu）承孔加工包括粗加工及（jí）精加工（gōng）兩道工序。在粗加工工序中，要使用（yòng）硬度大、使用壽命（mìng）長的刀具，以適應快速粗加工速度和（hé）大量切削刀具的要求。精密加（jiā）工（gōng）應選擇（zé）精度更高（gāo）、強（qiáng）度高（gāo）的刀（dāo）具，以（yǐ）提高加工精度。在加（jiā）工支承軸承孔時（shí），要根（gēn）據加工（gōng）麵的特（tè）點確定刀（dāo）具參數，以免刀背（bèi）與工（gōng）件之間產生相互幹擾（rǎo）。具體工具參數（shù）如（rú）表1所示。

表1 刀具參數

在進行特定處理之（zhī）前，應（yīng）先設置工具。設置刀具時，要（yào）進行定位操作，保證（zhèng）支承軸承（chéng）孔加（jiā）工位置的準確性。在設定換刀點（diǎn）時，有必（bì）要結合實際的加工（gōng）需求，以避免換刀點位置過遠（yuǎn）或過近，影響（xiǎng）加工效率及質量。

2.2 優化用於加（jiā）工支承（chéng）軸承孔的刀具

在傳統的支承軸（zhóu）承孔機械加工（gōng）方式中，將粗加工與精加工分為兩道工（gōng）序，分別選（xuǎn）擇加工刀具。一方麵（miàn），此（cǐ）種（zhǒng）方式需要（yào）使用數量較多的（de）刀具，會提高生產成本；另一方麵，兩道工（gōng）序需要更替，需（xū）要進行換刀（dāo），會延長加工（gōng）時間。因此，要優（yōu）化用於加工支承軸承孔（kǒng）的刀（dāo）具，當前有兩種優化方案。一是優化（huà）刀具的相關（guān）參數，如刀具的規格、刀具強度、刀具韌性等（děng），以增強刀具的耐用性，繼而滿足（zú）不（bú）同工序的加工（gōng）需求。二是使用（yòng）組合刀具，即將粗加工與精加（jiā）工兩道工序合並，選（xuǎn）擇既（jì）能夠滿足粗加工需求，又能提高（gāo）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麵工具（見圖 2），以確保刀片的穩定放置；精加工工具可以與下角（jiǎo）刀組合使用，該工具由數個單頭鏜刀組成，如圖3所示（shì）。

圖2 粗加工刀具與銑端麵刀具的合並

圖3 精加工刀具與下角刀合並

2.3 使用新的支承軸承孔加工刀具

陶（táo）瓷刀具（jù）是一種耐（nài）磨性（xìng）好、硬度高的新型刀具，可以（yǐ）加工不同的汽車零部件。根據試驗數據，陶瓷刀具切削速度、耐用性等性能遠高於普通的金屬刀具，並能夠解決普（pǔ）通刀具加工中消耗大、效率低（dī）等問題，在汽車零部件加工中具有廣泛的應用前景，並且能夠顯著提高汽（qì）車零部件加工的效率與（yǔ）質（zhì）量。支承軸（zhóu）承孔加（jiā）工刀具如圖4所示。

圖4 支（zhī）承軸承孔加工刀具

部分支（zhī）承軸承直徑較大（dà），使（shǐ）用（yòng）的材料硬度較高（gāo），普通加工刀具難以實（shí）現（xiàn）高精度、高質量（liàng）加工。因此，要（yào）選擇陶瓷刀具。同時（shí），選（xuǎn）擇的陶瓷工具應具有較（jiào）高的耐磨性、較高的硬度和良好的彎曲性能。然而（ér），普通陶瓷工具的脆性較大，因此加工過程中（zhōng）的抗切割性較大。為了提高切削工具的強度，應選擇負前（qián）角工具。確定切削刀具後，有必要選擇科學合理的切削參數，以確保加工效果。要選擇較大的（de）切削深度，以減少加工時間並提高加工效（xiào）率。確定進給（gěi）速度時（shí），應綜合分析加（jiā）工表麵（miàn）的粗糙度、零件的剛（gāng）度和刀片的強度（dù）。如果零件剛度和（hé）機床功率允許，則可以選擇更高的速度（dù）。經過切削試驗後，對零件（jiàn）的餘量行比較和分析。結（jié）果發現，該（gāi）餘量減少了0.5～3.5 mm，基本上達（dá）到了粗磨（mó）餘（yú）量要求。

3 、結語

當前，機械加工已經成為（wéi）汽（qì）車（chē）零部件的重要發展趨勢，因此要注重數控刀具的選擇及參數的確定。同時，要不斷優化刀具的使用方案，比如（rú），采用組合道具或優化刀具結構（gòu），以（yǐ）減少刀具使用數（shù）量，增加刀具的耐用性。此（cǐ）外（wài），要（yào）加大對數控刀具的研發力度，運（yùn）用新型加工刀（dāo）具，比如（rú），防震S-可換頭SMSR刀（dāo）具有不同的規格，鎖緊部（bù）采用（yòng）M螺紋形狀，能夠與硬質合金杆配套使用，采（cǎi）用正前角切削（xuē）刃形狀的 42°～45°強（qiáng）螺旋角（jiǎo）、不等分割及不等排屑槽設計。另外，人們要選擇抗氧化（huà）性、抗熱（rè）性高的材料，每個切（qiē）削刃口需（xū）要設有（yǒu）內冷孔，給切削刃口提供充分的切削液（yè），改（gǎi）善粘刀問題並一致加工振動，該方法（fǎ）可廣泛應用於與鈦合金、耐熱合金（jīn）等有關的汽車零件加工。

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