高效切削技术在汽车制造业中的应用和发展现状(高效切削技术在汽车制造业中的应用和发展论文)

摘要当前汽车制造业发展的特点是竞争加剧。如何不断提高生产效率，降低制造成本，为客户提供具有竞争力价格的高质量产品，及时满足用户不断增长的需求，已成为汽车制造业各方面面临的关键问题。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。如何不断提高生产效率，降低制造成本，为客户提供具有竞争力价格的优质产品，及时满足用户日益增长的需求，成为汽车制造商？行业内所有公司的共同关注点。汽车生产的灵活性要求提高，要求能够根据市场需求及时推出新产品或切换新车型生产。当市场对某种产品有需求时，就必须抓住机会，生产出足以满足市场需求的产品。汽车制造中需要切削加工的零部件数量较多，具有技术强度高、生产批量大、制造周期快的特点。汽车制造业使用的刀具不仅要求切削性能好、工作寿命长，而且要求其具有高稳定性和高性价比。金属切削和刀具技术作为机械加工过程中最活跃的因素，已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。汽车及零部件的制造过程，特别是新工厂、新项目，日益走向高速加工。 CNC高速加工中心的应用越来越多。许多加工中心机床的主轴转速已达到数位数。一万转。与此同时，快速进给也得到了很大的发展。与高速加工相结合，采用密齿铣刀来提高进给速度。例如，在铝合金变速箱零件加工中，某些表面的铣削进给速度达到15m/min以上。甚至可以达到18m/min以上。为了提高生产效率，在汽车零部件加工中，也有明显减少或合并加工工序的趋势，如取消半精加工，粗加工后直接精加工，粗镗后直接精镗，精铰后精加工。钻孔。到位后，先进行表面粗铣，再进行精铣即可满足要求。粗加工时尽可能去除加工余量，后续的精加工直接保证加工尺寸形状、位置精度和表面加工质量。这对于机床和刀具提出了非常高的要求。新型硬质合金刀具和超硬刀具得到广泛应用。面对高效加工的需求，刀具材料发生了巨大变化。新型硬质合金刀具和超硬刀具已广泛应用于当代汽车制造领域，特别是钻孔领域。切削、铰孔、铣削、车削等加工。近年来新型硬质合金切削刀具发展迅速。它们具有高硬度和良好的综合切削性能，同时具有合适的性价比。已在汽车制造行业得到应用并取得了良好的效果。目前硬质合金刀具正在开发新配方，采用新的成形和烧结技术，并朝着利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。与此同时，超硬刀具在汽车制造业中的应用也越来越广泛，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。例如，CBN刀片常用于缸孔的半精镗和精镗工艺。切削速度可达800m/min，刀具寿命也大大延长。由于其极高的硬度，PCD刀具在加工铝工件和其他有色金属及其合金时具有极长的使用寿命。近年来，随着轻量化材料（如铝合金、复合材料等）在汽车制造行业的广泛应用，PCD刀具的应用也大幅增加。

如今，汽车发动机的缸体、缸盖、变速箱壳、阀体、油箱体、侧盖等许多零部件均采用铝合金材料制成。 PCD刀具在这些零件的加工中得到广泛应用，并取得了良好的效果。一般每把刀具的使用寿命约为几千个工件，最长的可达15,000至20,000个工件。例如，在加工变速箱壳体的一些工艺中，将原来的硬质合金镗刀改为PCD刀具，刀具寿命甚至可以从原来的3000件提高到数万件，其经济效益非常明显。此外，陶瓷切削刀具也是目前在汽车制造业中应用的一种很有前途的刀具。由于其高硬度和极具竞争力的价格，陶瓷切削刀具可用于某些工艺。更换CBN 工具。例如，在直列四缸发动机铸铁缸体缸盖表面的铣削中，已成功采用新型陶瓷刀具替代原有的CBN刀具。刀具成本可降低35%以上。在铸铁缸孔的粗镗和半精镗中，多采用陶瓷刀具。陶瓷刀具的主要缺点是脆，因此在连续切削的情况下优点很明显。此外，还需要避免使用这些工具。裂纹是由突然的、局部的温度变化引起的，因此一般采用干切削。刀具涂层的发展及涂层刀具的应用。由于汽车制造业高效加工的工况条件十分恶劣，单纯依靠刀具材料的改进还远远不能满足需要。表面工程技术、摩擦学技术及其涂层的应用和发展，为提高切削刀具的切削性能和工作寿命做出了巨大贡献。目前，汽车制造业切削刀具上常用的涂层有TiN、TiC、TiCN、TiAlN以及新出现的AlCrN涂层等，广泛应用于钻头、铰刀、齿轮滚刀、丝锥等。因此，汽车工业中使用的硬质合金刀具刀片大部分都经过涂层处理，刀具寿命显着提高。涂层刀具的基体材料也广泛，有高速钢、硬质合金、陶瓷等，如在使用陶瓷刀具铣削发动机缸体和缸盖结合面的过程中，其使用寿命涂层刀具比未涂层刀具可提高20%以上。而且，随着刀具重磨要求的提高，越来越多的重磨刀具需要重新涂层，这给涂层的应用带来了更广阔的前景。同时，如何使重磨的刀具重新涂层呢？要达到原有新刀具的性能水平，需要涂层制造商和涂层刀具用户付出更大的努力。目前，汽车制造业中使用的铝合金材料越来越多，铝制零部件的加工也越来越多。然而，一些在铸铁和钢件加工中有效的涂层在铝件加工中不一定能取得良好的效果。因此，现在一些涂层公司开发了一些更适合加工铝件的刀具涂层。比如最近出现了氮化钛氮化铝加碳化钨的复合涂层，对铝件有比较好的效果。良好的结果。覆盖有类金刚石涂层的刀具在加工铝件时也有更好的效果。在硬质合金刀具上形成和覆盖类金刚石涂层的方法可以使形状复杂的刀具或断屑槽也能很好地工作。可具有某些金刚石工具的加工性能。

目前，工具涂层的开发研究及其在汽车制造行业的应用正在加速，并正在向纳米级、多层化方向发展。由于单一涂层材料难以满足提高工具综合性能的要求，涂层成分将趋于多元化、复合化；在复合涂层中，各单组分涂层的厚度会越来越薄，层数也会增加，有的已达到400层以上；涂层的研发在研发过程中，会更加关注切削摩擦学的应用。切削摩擦学的理论与测试以及涂层评价方法将有利于新型涂层的开发和应用推广。新的涂层技术将为满足不同的切削加工要求提供解决方案。更有针对性的适用涂料。复合材料切削刀具的开发和标准化。汽车制造业为了实现高效加工，大量采用组合刀具和复合刀具来简化工艺，减少刀具数量，减少换刀时间，缩短加工周期。现在，又出现了一种将钻孔和螺纹加工结合在一起的组合刀具。这种复合刀具的前部用于钻孔，后面是刀具的螺纹部分。钻出螺纹底孔后，刀具进行螺纹加工。铣削加工只需一把刀具即可完成孔的全部加工。已应用于发动机缸体某些孔的加工，减少换刀辅助时间，满足生产节拍要求。组合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，提高了刀具管理的要求。尤其是当工具发生异常消耗时，增加了快速获取更换工具的难度。以及影响生产线正常生产的风险。因此，如何保证复合材料刀具的大规模使用，实现高生产率，并尽可能标准化刀具，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规定。根据标准，开发面向平台的刀具，建立一些标准的复合刀具结构，根据生产任务合理组合或改造切削和功能模块，在此类复合刀具中尽可能使用标准刀片，快速、廉价地制造各种特种刀具。工具将大大降低工具制造、采购和库存成本，缩短工具供应时间，显着提高工具发生异常消耗时的应急和快速反应能力。