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数控刀具运用
[2012-5-11]
控汽车零部件自动生产线中的高速加工技术中,刀具的功效发挥极至,使数控技术发挥的更加淋漓尽致! 2000年以来,天津鸿华盛精密五金贸易有限公司引进了多条较先进的数控零部件加工生产自动线,使CMT加工制造得到发展。其中较典型的是来自韩国的DAWOO自动生产线,其处于国际20世纪90年代中期水平。其中应用了较多实用的高速加工技术。从中可部分了解到世界高速加工技术的现状与发展趋势。本文重点介绍加工生产线CYCLE TIME(生产节拍)的概况。
引进的数控汽车零部件自动生产线概述:由CMT汽车刹车支架和排气管高速加工生产线组成。同步引进北美汽车公司并行工程管理模式与管理技术,经营各条自动线生产运行,年加工能力3000pcs,制造节拍1.5~3分钟/ 件。生产线部分采用复合高速切削加工技术,其机械加工工艺流程反映了当代加工制造业中最先进的技术水平。
具体的情况包括零件毛坯状况:关键零件毛坯均为CMT自行DISA线精密铸造成型的高强度铸铁成形工艺。其高速加工技术要求在批产工艺过程中,材料可加工性能良好、稳定,零件毛坯切削余量控制在(1.2~4)mm±0.3 mm以内。
生产线高速切削刀具、机床及加工工艺:其典型技术特点包括,数控刀具材料的选用,以超硬刀具材料为主。采用CBN、PCD、SiN陶瓷,Ti基陶瓷,TiCN涂层刀具材料加工高强度铸铁件,铣削速度达2200m/min;采用PCD、超细硬质合金刀具加工高Si-mo铸造件,铣削速度也达2200m/min,钻、铰削速度达80~240m/min;采用SiN陶瓷、Ti基陶瓷及TiCN涂层刀具加工钢零件,车削速度达200m/min;采用高Co粉末冶金表面涂覆TiCN 的高速钢整体拉刀,以及硬质合金机夹组合专用拉刀,加工各种钢件、铸铁件,拉削速度10~25m/min。
量化线刀具典型结构与加工工艺。零件孔加工刀具采用多刃复合式(刀刃机夹、镶焊组合)结构,以铰、挤削替代磨削,在一次性走刀过程中完成孔的精加工,转速达3000rpm,走刀速度达1.5~3 m/min,精度可达5~7级,粗糙度Ra0.7μm(枪钻转速3000rpm,Ra2μm);零件平面铣削刀具多采用密齿、过定位、重复夹紧结构,径、轴向双向可调的高速密齿面铣刀。采用机床主轴内置式U轴、一次走刀完成其球面成形铣削加工;一次走刀铣铰削完成外圆、端面粗加工,替代单刃车削加工工艺。上述专用高速、高效刀具结构不胜枚举,与相应专用数控机床组合成的加工工位,生产节拍为20~40秒。零部件的精度与质量的60%~80% 决定于这些专用数控刀具及数控机床的精度和质量 。
高速专用数控机床:关键零件的多数加工工艺突破了传统机加工理念,其高速专用数控机床也突破了传统结构设计形式。概括地讲,其机床结构设计是以各种高速多刃专用成形刀具和加工工艺为主导,以满足整条生产线各加工工位、加工工序生产节拍均衡及稳定的质量与精度要求。在一次往复走刀过程中,高速加工发动机、曲轴各种零部件是按构思设计和制造的。对机床数控系统、质量与精度、零部件的材料性能等各项技术参数,是以各加工工位、工序的具体技术要求,分解成各个单一的技术指标,因而机床结构相对简洁、数控系统稳定可靠,其加工技艺数据库固化在数控系统中。
纵观CMT量化生产线机械制造工艺技术,其数控刀具切削与进给速度未达到某些理论中的高速切削概念指标,但其生产效率是属于数控高速加工的范畴。在生产实践中,这种相对低速切削更高效的加工技术,通过了市场竞争环境的严格考核。
目前与国外的差距
由于种种原因,一些高速加工技术基础共性技术研究没有优化、集成和推广应用。国内企业大都从外国引进高速加工技术,当然也存在一些差距。
零件毛坯制造技术:零件毛坯材料的选择、成形工艺技术的优化,直接影响到后序机制工艺过程、生产节拍快慢和产品质量、成本,是产品全生命周期的起点。国内少有科技人员下功夫去潜心系统研究,国外的快速成形工艺技术还未真正实用于企业生产流程中。更少有人从绿色制造、环保角度研讨零件毛坯制造系统技术的变革与发展。
高速刀具技术:差距主要表现在高性能刀具材料的研发(含表面涂层材料)、刀具制造工艺技术、刀具安全技术及刀具使用技术等领域。
高速机床技术:在市场经济引进技术设备的带动下,我国高速机床技术有了长足进步,差距在于机床关键功能部件的研发上,落后于市场需求。如转速20000rpm以上的大功率高刚度主轴、无刷环形扭矩电机、直线电机、快速响应数控系统等在实用上处于空白;多功能复合机床设计、制造网络、通讯网络技术的应用,还处于初级阶段。
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