上海大眾的高（gāo）速加工技術特點-用戶之（zhī）聲-數控機床市場網

上海大眾的高速加工技術特點

2013-4-7 來源：數控機床市場網作（zuò）者：

一、概述

麵對製造（zào）行業日益激烈的國際性競爭，高速加工(HSC)已成（chéng）為一個非常重要（yào）的技術研發方向。高速切（qiē）削（xuē）是（shì）一個相對概念。一般地，高速（sù）被定義為明顯超出普通切削速度的5~10倍。同時，高速（sù）切削不（bú）僅僅是切削速（sù）度的提高，還需（xū）要在製造技（jì）術全麵進步和進一步創新的基礎上，包括驅動、刀具材料、塗層、刀具、測試、安全等技術的重大進步，才能達到的切削速度和（hé）進給速度（dù）的成倍提高，才能使製造業整體切（qiē）削加（jiā）工效率（lǜ）有顯著的提高。

高速切削工藝主要有以（yǐ）下幾方麵（miàn）的優點：

1) 縮短生產時（shí）間。切削速度和進給（gěi）速（sù）度的成倍（bèi）提高，刀具消耗工具交換（huàn）時間的增加可忽（hū）略不計，空運時（shí）間減少，整體切削加工效率有顯著的提高，加工時間明（míng）顯縮短（duǎn）。

2) 降低製造成本。更快的生產力必然引起製造成本的下降。

3) 高速切削吸收能量。一（yī）方麵減少了工件在加工過程中的發（fā）熱(特別在銑削加工中)，工件升溫小；另一方麵可加工硬質材料。

4) 改善（shàn）工件的加工質量。加工精（jīng）度（dù）和（hé）切削表（biǎo）麵的光潔度大大提高，減少人工後加工及輔助工時。

把當前的高速切削水平實用化，使我國機加工整體切削效率（lǜ）提高1～2倍，縮小與（yǔ）工業發達國家的差距，是我國從事切（qiē）削加工與刀具技術的專業人員在新世紀的（de）努力目標和麵臨的重大挑戰。

二、汽車工業中的高速加（jiā）工

高速加工最先應用於航天技術領域，主要加工大型整體零件、金屬去除量比較大從而生產時間（jiān）比較長的工件（jiàn）。如今，隨著新的工藝不斷采用（yòng），超硬材（cái）料刀具、塗層刀具（jù）與合金材料（liào）刀（dāo）具的不斷開發（fā），高速加工在普通加工（gōng）中也（yě）變（biàn）得愈發重（chóng）要。汽車工業（yè）中的（de）高速加工（gōng）中心、高速外銑、CBN砂輪高速磨削等應用（yòng）十分普遍（biàn）。

汽車（chē）製造業在高速加工的應用中（zhōng）以電主軸（zhóu）實（shí）現主（zhǔ）軸高速和以直線（xiàn）電機實現高直線移動速度為主要特征，目的是力圖用高主軸轉（zhuǎn）速和高速直線進給運動的單主軸（zhóu）加工（gōng）中心來替代多主（zhǔ）軸但難以（yǐ）實現（xiàn）高主軸（zhóu）轉（zhuǎn）速和高速進給的組合機床。主軸最高轉速一般可達60000r/min，最大進給速（sù）度100m/min左（zuǒ）右。電主軸融合了許多尖端技術，如一般采用複合陶瓷（cí）材料或電磁懸浮的高速軸承、高速電機技術、定時定量油氣潤滑、自動換刀裝置等等。

也有一些公司為降低成本（běn），不用（yòng）直（zhí）線電機，而采用中空通冷卻液、加大直徑和加大導程的滾珠絲杆。

上（shàng）海大眾（zhòng）在發動機（jī）製造過程中（zhōng），逐步采用高速加工中心。

1 銑削加工

目前汽車（chē）工（gōng）業中缸體、缸（gāng）蓋大平麵加（jiā）工一般使用銑（xǐ）削技（jì）術。以灰鑄鐵材料缸體在高速（sù）加（jiā）工中心上的銑削加工為例，采用了立方氮化硼(CBN)刀片（piàn），其切削速度可達到700～1500m/min。

銑削（xuē）的生產效率大大提高，經綜合國（guó）內國外銑（xǐ）削缸體平（píng）麵的切削用量見表1。在該工序中，安裝了切屑回收裝（zhuāng）置，可消除（chú）切屑飛散造成的機械故障，減輕機床清潔保養作業（yè）的強度，從而提高設備運轉率。

對於鋁合（hé）金缸體、缸蓋均采用麵銑刀進行高速切削加工。采用PCD刀片，銑刀（dāo）直徑逐漸縮小，並向多工位複式加工發展。

2 磨削加工

曲軸加工中應用高速磨削，可大大提高加工柔性（xìng），CBN砂輪每修（xiū）整一次（cì），可（kě）加工600～800件曲軸。

凸輪軸（zhóu）采用（yòng）CBN砂輪高速磨削已普遍在使用。在外圓磨削中采用了JUNKER公司的點磨技術。其（qí）使用CBN砂輪在一次夾緊工件的條件下對凸輪進行加工。它具有高切削功率，高精度的工件幾何外形，均勻的高精度尺寸及外表麵質量（liàng）等優點。

3 車（chē）-車拉結合高速外（wài）銑

車車拉工藝將車削和（hé）車拉工藝結合在一起，使加工的柔性增大。不但可加工曲軸的主（zhǔ）軸頸、連杆頸（jǐng）、法蘭和皮帶（dài）輪（lún）軸頸，而且還可同時加工軸頸的外圓軸肩、圓角或沿割槽。結合曲（qǔ）軸的高速外銑後可大大節省加工時（shí）間。

4 鑽削加工

在發動機生產過程中（zhōng），孔加工的比例也比較高。尤（yóu）其是缸（gāng）蓋和缸（gāng）體的孔加工（gōng）作業量比較大。其中鑽削（xuē）加工約占60%，其次為鏜削加工、攻絲加工。高速鑽削加工主要注意提高排屑性能，提高工具剛（gāng）性，防止鑽尖過熱，回轉平衡性等問題。以上各（gè）點均需根據被加工材料特性采（cǎi）取相應措施。

三、切削刀具的（de）應用（yòng）

高速加工的發展（zhǎn）史，就（jiù）是（shì）刀具材料不斷進步的曆史。上海大眾建成初期采用的（de）大部分刀具均為進口，國產化工（gōng）作不斷（duàn）取（qǔ）得（dé）突破，現在應用比較普遍的刀具主要有CBN和PCD刀具、塗層硬質合金刀（dāo）具、陶瓷刀具等。

1 CBN及PCD刀具

高速切削的代表性工具材料是CBN以及PCD。端麵銑削使用CBN刀具時，其切削速度可（kě）高達5000m/min。用CBN刀具加工（gōng）20CrMo5淬硬齒輪(60HRC)內孔，代替磨削，表麵粗糙度可達0.22μm，已成為國內外汽車行業推廣的新工藝。凸輪軸和曲軸也（yě）采（cǎi）用CBN砂輪進行高速磨削；在缸體、缸蓋鋁（lǚ）合金材料銑削加工中則廣泛采用PCD刀具，考慮到高速回轉時將會產生很大的（de）離心力，因此刀體采用高強度（dù）鋁合金材料製作

2 硬質合金刀具及塗層技術

硬（yìng）質件切削是高速切削技術的重（chóng）要應用領域，即用單刃或多刃刀具加工淬硬零件，它比傳統的（de）磨削加工效率高，而且簡化了工（gōng）藝方法和工藝環節，不僅節（jiē）約了成本，而且更加柔（róu）性化。

在鑽削和（hé）銑削加（jiā）工（gōng）中，超細晶粒硬質合金適合於大（dà）多數應用，它們（men）同時具有較高的韌性（xìng）和優異的耐熱性，從而可將有利的切削刃槽形與較大的前角及後（hòu）角融為一體，這些特征的直接反映是降低（dī）了切削力和切削溫度；在攻（gōng）絲（sī）時（shí），特別高的扭矩以及在較高切削速（sù）度下升高的溫度需要采用非（fēi）常堅韌卻具有高耐熱性的切削材料。

我們采用內冷的硬質合金（jīn）鑽頭代替過去的高速鋼（gāng）鑽頭進行孔加工，攻螺紋也采用硬質合金絲錐來提高速度（dù），曲軸攻（gōng）螺紋甚（shèn）至（zhì）采用無切削擠壓式（shì）絲錐；凸（tū）輪軸軸頸加工現改用硬質件加工（gōng）方式，刀（dāo）具一次加工就可達到要求的表麵光潔度，不需要（yào）再進行磨削。

為使切削工具既作到（dào）價格（gé）低廉，又具（jù）備優異的性能，可（kě）有效降低加工成本的技術，目前當首推塗層（céng）技術。現在高速加工使用的立（lì）銑（xǐ）刀，大（dà）都采用TiAIN係的（de）複合多層塗鍍技術（shù）進行處理。

3 刀具夾持係統

刀具的夾持係（xì）統是支（zhī）撐高速切削的重要技術，以（yǐ）前使用的7:24大錐度刀柄（bǐng），軸（zhóu）向定位精度低，剛度差，在（zài）高速時主軸孔（kǒng）大頭（tóu）在離心力作用下“張口”，使其剛度進一步降低，且不安全。目前兩麵夾緊（jǐn）式工具係統（tǒng）被廣泛應用，上海大眾（zhòng）發（fā）動機（jī）廠大量采用了HSK工具係統。這種短錐柄采用錐麵和端麵同時定位（wèi），軸向重複精度比7:24刀柄提高3倍，達0.001mm，有效防（fáng）止了軸向的竄動；徑向跳動提高2~3倍，達0.003mm，提高了抵抗徑向切削力（lì）的能力。刀具與夾具回轉（zhuǎn）平衡性能的優劣（liè），不僅影響（xiǎng）到加工精度和刀具壽命，而且也會（huì）影響機床的使（shǐ）用壽命。

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