為了減少汽車的總重量和燃油費(fèi)用隆夯，鋁合金材料在汽車零部件中的使用越來越多噪沙。加工鋁合金汽車零部件用聚晶金剛石（PCD）刀具的使用量也在快速增長。

　　PCD刀具壽命長哄辣，能實(shí)現(xiàn)高效请梢、高速、高精度切削加工力穗。但由于其刀尖強(qiáng)度較低笋棵，通常只適用于精加工，而在切削抗力變化較大的粗加工中容易發(fā)生崩刃褪鸳，且刀具壽命的分散性較大蛾岳。為了克服原有金剛石刀具的缺點(diǎn)，日本住友電工硬質(zhì)材料公司開發(fā)了耐磨損性能和抗崩刃性能兼優(yōu)的sumidia DA2200牌號PCD刀具材料揣响。 

1.Sumidia DA2200的特點(diǎn) 

　〔灸馈（1）原有PCD牌號的性能 

　　原有PCD牌號中有網(wǎng)狀燒結(jié)組織，其最大特征是由金剛石和助燒劑Co組成的單一組織儿猪，其中金剛石所占比例最高派暴。金剛石的抗彎強(qiáng)度在很大程度上取決于其粒度大小彩淮。在該公司原有的3種不同粒度的PCD牌號Sumidia DA90、DA150咏逛、DA200中莽每，Sumidia DA90粒度最大，耐磨性能最好械兽；Sumidia DA200粒度最小，強(qiáng)度和耐破損性最好咸唇；Sumidia DA150為中等粒度呈驶，耐磨性能與抗崩刃性能匹配平衡，性能優(yōu)良疫鹊。加工鋁件時(shí)通常采用Sumidia DA150袖瞻。

　　（2）Sumidia DA2200的性能 

　　由于實(shí)現(xiàn)了超細(xì)微金剛石顆粒均勻而牢固的結(jié)合拆吆，Sumidia DA2200的抗彎強(qiáng)度可與K10類硬質(zhì)合金相匹敵聋迎，因此大幅度提高了刀尖強(qiáng)度，從而能穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)鋁合金的粗加工枣耀，并保證了刀具有較長使用壽命霉晕。 

2.RF型銑刀的性能特點(diǎn) 

　　采用PCD制造的鋁合金加工用銑刀可以不受銑削速度的制約，目前高速銑削的速度可達(dá)2000～3000m/min捞奕。但是牺堰，在開發(fā)高速銑刀時(shí)，需要考慮銑刀的輕量化和因離心力可能導(dǎo)致切削刃及銑刀零件飛出的問題颅围。 

　∥昂（1）刀體采用高強(qiáng)度鋁合金 

　　在設(shè)計(jì)高速銑刀時(shí)，如果仍采用質(zhì)量較大的鋼制刀體院促，就無法減小刀具的旋轉(zhuǎn)力矩酒旷，這就意味著不能縮短銑刀達(dá)到設(shè)定轉(zhuǎn)速、自動換刀等非切削時(shí)間满傍。雖然可通過去除刀體多余部分來減輕重量渡表，但去除量過多容易引發(fā)高頻切削振動。為解決上述問題伞注，可采用比重僅為鋼的1/2的鋁合金作為刀體材料桌偎。但是，普通鋁合金的抗拉強(qiáng)度和硬度都只有鋼的1/2伴竹，為彌補(bǔ)強(qiáng)度和硬度的不足徊岂，采用了抗拉強(qiáng)度為573N/mm2、硬度為HB150的特殊鋁合金材料报叁，其強(qiáng)度和硬度約為普通鋁合金的2倍田漓。 

　「刻弧（2）刀體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn) 

　　設(shè)計(jì)刀體結(jié)構(gòu)時(shí)，如果采用楔塊式緊固機(jī)構(gòu)將刀片固緊在刀體上歧胃，容易導(dǎo)致刀體產(chǎn)生裂紋并使精度惡化绢贵；如果采用利用刀片中心孔和螺釘將刀片直接固緊在刀體上的緊固機(jī)構(gòu)，則存在切削刃跳動精度調(diào)整范圍小坏瞄、重磨后刀尖高度和直徑與新刀不一致等缺點(diǎn)桂对。為解決上述問題，采用了先將刀片用螺釘固緊在鋼制刀夾上鸠匀，然后將裝好刀片的刀夾緊固在刀體上的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)蕉斜，這種結(jié)構(gòu)對于消除高頻切削振動十分有效。 

　∽汗鳌（3）高速銑刀離心力和加工安全的研究 

　　在高速銑削中宅此，銑刀的轉(zhuǎn)速越高，產(chǎn)生的離心力越大爬范。離心力的大小與速度的平方成正比父腕，如φ100mm銑刀以5000m/min的切削速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，刀片質(zhì)量為7.3克青瀑，作用于其上的離心力達(dá)到1014N（130kgf）璧亮，刀片夾緊機(jī)構(gòu)必須能承受這樣大的離心力而不會發(fā)生松動。現(xiàn)在ISO和DIN標(biāo)準(zhǔn)對高速銑刀的最高轉(zhuǎn)數(shù)均有規(guī)定斥难。DIN標(biāo)準(zhǔn)將破壞轉(zhuǎn)數(shù)的1/2作為該銑刀的最高允許轉(zhuǎn)數(shù)杜顺。本銑刀在設(shè)計(jì)時(shí)采用了DIN標(biāo)準(zhǔn)。住友電工通過銑刀破壞性實(shí)驗(yàn)和CAE解析兩種方式驗(yàn)證了銑刀的安全性愈饲。通過用有限元法進(jìn)行CAE解析卿才，獲得了緊固刀夾主夾緊螺釘頸部的應(yīng)力分布狀況。此外還進(jìn)行了銑刀破壞性試驗(yàn)碴纺，主夾緊螺釘?shù)穆菁y部分發(fā)生了破損本博，結(jié)果與CAE解析相同。除了主夾緊機(jī)構(gòu)外仇习，對輔助夾緊部分的安全性也下了很大功夫何大，最終設(shè)計(jì)出了新型RF型銑刀結(jié)構(gòu)。

　“鹪亍（4）高效銑削加工 

　　分別用硬質(zhì)合金刀片和Sumidia DA2200刀片銑削ADC12箱體的加工實(shí)例表明摇蝗，在相同的銑削條件下，Sumidia DA2200刀片的精加工表面粗糙度為Ra0.2μm撵刷，刀具壽命是硬質(zhì)合金刀片的30倍裆蛆；用Sumidia DA2200刀片精銑變速箱體接合面的加工實(shí)例表明，可在切深1.5mm的條件下一次完成精銑。在使用臥式加工中心加工啼术、刀柄懸伸量較長時(shí)稍浆，也能有效防止高頻切削振動。

3.SRF型PCD銑刀的特點(diǎn) 

　　為了減少設(shè)備投資和廠房面積猜嘱，降低生產(chǎn)成本衅枫，小型加工中心的使用日益增多。與此同時(shí)朗伶，對用于小型加工中心的銑刀需求也日益增加弦撩。為此，住友電工硬質(zhì)材料公司針對鋁及鋁合金加工開發(fā)了采用鋼制刀體的小直徑SRF型PCD銑刀论皆。該銑刀具有以下特點(diǎn)益楼。

　　（1）采用將刀片直接緊固在刀體上的夾緊機(jī)構(gòu)

　　雖然采用鋼制刀體纯丸，但因直徑小，因此在重量方面不會有問題静袖；考慮到采用RF型的機(jī)夾結(jié)構(gòu)會降低刀體剛性觉鼻，因此采用了將刀片直接緊固在刀體上的夾緊機(jī)構(gòu)。

　《映取（2）刀體設(shè)計(jì)

　　小型加工中心的主軸較小坠陈，所用銑刀可設(shè)計(jì)為高轉(zhuǎn)速銑刀。市售小型加工中心的最高轉(zhuǎn)速為10000～20000r/min淮辕，因此將銑刀允許最高轉(zhuǎn)速設(shè)計(jì)為20000r/min蘸错。為了實(shí)現(xiàn)高效銑削，雖然刀具直徑較小俯炮，設(shè)計(jì)時(shí)仍應(yīng)盡可能增加刀齒數(shù)冬溯。通常使用內(nèi)切圓為12.7mm的刀片，本銑刀設(shè)計(jì)時(shí)采用了9.525mm的小規(guī)格刀片敦浅，以增加刀齒數(shù)录教。

　　（3）離心力和安全性設(shè)計(jì)

　　采用小規(guī)格刀片能減小刀片質(zhì)量赛琢，抑制高速旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心力字瘫。當(dāng)銑刀直徑為φ63mm、刀片質(zhì)量3.2g悴碳、轉(zhuǎn)速為20000r/min時(shí)借街，作用于刀片上的離心力為445N（45kgf）。刀片緊固螺釘選用M4灾囊，其破損力為4900N听想，相對于離心力而言是安全的。 

　　（4）高效銑削加工實(shí)例 

　　使用SRF型Sumidia DA2200牌號PCD小直徑銑刀加工凸輪箱（ADC12）的實(shí)例表明哗魂，加工12000件后刀尖未崩刃肛走，沒有出現(xiàn)任何問題。用焊接式PCD立銑刀加工電腦箱的實(shí)例表明录别，重磨后刀尖精度控制困難朽色，壽命分散度大，無法繼續(xù)使用组题；而使用SRF型可轉(zhuǎn)位PCD銑刀加工時(shí)葫男，在確保重磨精度的同時(shí)，加工效率也提高了2.5倍崔列。在高效銑削中梢褐，SRF型PCD銑刀的切削刃比普通PCD銑刀的切削刃增加了5mm的切深量，從而提高了小型零件的大批量生產(chǎn)能力赵讯，用一把銑刀即可完成粗銑和精銑加工盈咳。

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