隨著全球公路建設(shè)和世界汽車工業(yè)飛躍式的發(fā)展衙四，汽車的類型越多相种，行駛速度也越來(lái)越快塑猖，汽車對(duì)輪胎的性能要求在不斷提升遣妥，輪胎結(jié)構(gòu)也在不斷改進(jìn)擅编，花紋樣式更是持續(xù)更新，因此對(duì)輪胎模具特別是高精密子午線輪胎模具的質(zhì)量要求越來(lái)越嚴(yán)格箫踩。對(duì)于精密汽車子午線輪胎而言爱态，輪胎花紋的加工精度只要差一點(diǎn)，將直接影響到輪胎的性能境钟。因此輪胎模具的制造必須滿足輪胎的高精度要求锦担，這將使模具制造商面臨著前所未有的考驗(yàn)。

　　輪胎模具在模具大家族中個(gè)性化較強(qiáng)吱韭，是一種“動(dòng)態(tài)”模具吆豹。不同的規(guī)格型號(hào)、不同的用途理盆、不同的路面狀況痘煤、不同的配套車輛、不同的氣候環(huán)境猿规、不同的性能要求對(duì)輪胎的花紋設(shè)計(jì)和加工提出迥然不同的要求衷快，因此輪胎模具的設(shè)計(jì)和加工有它獨(dú)特的一面，它的技術(shù)含量一點(diǎn)不亞于金屬?zèng)_壓模具么缴，其加工精度特別是子午線輪胎模具的型腔花紋的加工精度贬市，每一處的精度都可能關(guān)系到輪胎的使用性能，如抓地性能犁式、動(dòng)平衡性能劈警、靜平衡性能、均勻性蚌汁、散熱性遵盼、轉(zhuǎn)彎性能、防滑性能鲸嫁、噪音度刑映、排水性及氣密性等，因此輪胎模具在制造技術(shù)上也相應(yīng)具有一些獨(dú)特的工藝技術(shù)兜诞。

　　國(guó)內(nèi)外輪胎模具加工技術(shù)比較

　　目前國(guó)內(nèi)外輪胎模具的花紋加工方法總體上來(lái)講有下面幾種：貼花翰鬓、EDM（電火花腐蝕加工）忽畏、精密鑄造、專機(jī)數(shù)控雕刻坟翠。

　　1．貼花

　　貼花工藝是在設(shè)計(jì)模具時(shí)將輪胎花紋筋條和模具本體分開(kāi)赖钞，不按常規(guī)那樣加工一體，而是沿著模具本體的胎頂曲面粘貼或鑲嵌花紋筋條刃滓，使之形成整體的一種工藝仁烹。

　　這種工藝技術(shù)在一定范圍內(nèi)方法簡(jiǎn)單、容易操作咧虎，加工周期也短卓缰，特別是工程車輪胎模具比較適合。但是存在鑲嵌間隙砰诵，容易在輪胎產(chǎn)生局部膠邊征唬，影響輪胎外觀，另外也由于改變了模具的整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度茁彭，不適合于壁厚較薄的模具总寒，對(duì)于復(fù)雜花紋更不適合。

　　由于該技術(shù)的極限性理肺，因此目前國(guó)內(nèi)使用該工藝技術(shù)的模具廠家并不多摄闸，國(guó)際上也不多見(jiàn)。

　　2．電火花加工

　　輪胎模具的電火花加工位置就是與輪胎花紋相對(duì)應(yīng)的部位妹萨，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜多變蟹故，花紋的結(jié)構(gòu)往往有呈現(xiàn)空間三維扭曲、多角度剃杯、多方向逾丑、尺寸大小不一、深淺不一等特點(diǎn)沽糕。

　　在輪胎模具行業(yè)中嘲孙，電火花加工只是一般的成形加工，再經(jīng)過(guò)鉗工拋光启血，最終由人為因素決定模具質(zhì)量魂姆。在加工輪胎花紋過(guò)程中，電火花工藝存在以下的問(wèn)題：

　』г亍（1）輪胎模具花紋復(fù)雜多變阐泻，結(jié)構(gòu)奇特，很多結(jié)構(gòu)是不能電火花一次性加工出來(lái)的征啦，電極的分割需要有很好的技巧，否則將形成因花紋結(jié)構(gòu)倒扣而過(guò)切桦闪，直接影響輪胎花紋的形狀和精度侠坎。

　∫铣谩（2）電火花加工后表面往往顯得粗糙，需要人工研磨拋光实胸，效率低他嫡，表面粗糙度也難以達(dá)到均勻一致，滿足不了精度要求庐完，質(zhì)量不穩(wěn)定钢属，影響輪胎表面質(zhì)量。

　∶徘（3）電火花加工本身也能夠保證輪胎花紋表面的粗糙度和精度淆党，但一般是極限于較慢速的加工，其效率滿足不了市場(chǎng)需求讶凉。而按照目前的工藝水平染乌，采用高速電火花加工，則不能很好控制表面質(zhì)量懂讯。

　『杀铩（4）花紋整圈電火花加工后再切割成塊，因切割所產(chǎn)生的切割縫將直接影響輪胎模具內(nèi)腔的圓跳動(dòng)精度褐望，同時(shí)對(duì)于生產(chǎn)管理來(lái)說(shuō)搬雳，在機(jī)時(shí)間長(zhǎng)，轉(zhuǎn)序速度慢锤观，直接影響交貨期晃键。

　　（5）一般來(lái)說(shuō)拦袍，電火花加工工藝適用范圍比較廣衬榕，但是對(duì)于冬季輪胎來(lái)說(shuō)，由于花紋結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜誓拉，而且鋼片特別多杈夜，因此電火花加工就發(fā)揮不出其優(yōu)點(diǎn)，特別是批量生產(chǎn)的時(shí)候篓羊。

　　綜上所述盹组，傳統(tǒng)的電火花加工工藝已經(jīng)變得跟不上市場(chǎng)要求的步伐，其在輪胎模具花紋加工中也將被逐步限制六赢。

　　3．精密鑄造

　　精密鑄造工藝在輪胎模具制造中是最重要的制造技術(shù)之一哄避，在零件的復(fù)雜性和材料適應(yīng)性方面具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，但鑄型的制造往往需要一個(gè)較長(zhǎng)的周期劳景，鑄造工藝裝備較多誉简，成本較高，鑄件的結(jié)構(gòu)和尺寸的改變將會(huì)直接影響鑄型的設(shè)計(jì)、制造闷串、裝配等較長(zhǎng)和較復(fù)雜的工藝過(guò)程瓮钥。

　　目前，精密鑄造技術(shù)通常用于生產(chǎn)半鋼輪胎模具烹吵，全球至少有90%以上的半鋼子午線輪胎的生產(chǎn)采用精密鑄造鋁合金模具碉熄。由此可知，精密鑄造技術(shù)在半鋼子午線輪胎的生產(chǎn)中占有絕對(duì)主導(dǎo)的地位肋拔。

　　4．專機(jī)數(shù)控雕刻

　　這是一種采用專用數(shù)控雕刻機(jī)床來(lái)加工輪胎模具花紋的工藝锈津。這種加工工藝是利用微機(jī)控制專用銑床進(jìn)行四軸二聯(lián)動(dòng)或三聯(lián)動(dòng)，并根據(jù)預(yù)編程序進(jìn)行自動(dòng)刻花凉蜂。數(shù)控雕刻工藝技術(shù)代替了傳統(tǒng)的仿形雕刻技術(shù)琼梆，在某一程度上提高了輪胎模具的加工質(zhì)量和加工效率。

　　由于專機(jī)數(shù)控雕刻所使用的機(jī)床其專用性很強(qiáng)跃惫，而且一般情況下采用三軸或四軸加工叮叹，其主軸轉(zhuǎn)速能達(dá)到10 000r/min就已經(jīng)算不錯(cuò)的了，一般情況只有幾千轉(zhuǎn)/ 分鐘的轉(zhuǎn)速溺联。而且機(jī)床的聯(lián)動(dòng)性能也不是很優(yōu)化济问，因此一般只能做到半精密加工，然后再配合電火花進(jìn)行精密加工捻境。同時(shí)吝殖，這種加工工藝要求花紋不能分塊，而且需要整圈加工炸鹅，因此這種加工工藝還有一定的局限性帚颤，不管從加工精度上還是加工效率上，都無(wú)法做到滿足高等級(jí)性能輪胎模具特別是高等級(jí)性能的半鋼絲子午線輪胎模具的要求肮渣。

　　高速切削技術(shù)在輪胎模具加工中的應(yīng)用

　　輪胎影響著汽車諸多方面的性能饮噪，高精密的輪胎模具對(duì)于生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的輪胎尤為重要。高速切削加工技術(shù)應(yīng)用于輪胎模具的生產(chǎn)中距肯，不僅突顯出其切削效率高膏姨、加工精度高、表面質(zhì)量好的特點(diǎn)棺衬，而且也體現(xiàn)出其大大縮短了機(jī)械后加工橙喘、人工后加工和取樣檢驗(yàn)輔助工時(shí)的優(yōu)勢(shì)。

　　目前胶逢，隨著技術(shù)性能要求的提升厅瞎，汽車輪胎胎面的花紋圖案變得愈加復(fù)雜和精致，原有的鑄造模具和電火花加工模具已不能滿足各種高精度輪胎制造的要求初坠，取而代之的便是采用高速切削加工技術(shù)制造的高速直接雕刻模具和簸。這種模具不僅精度高而且外觀質(zhì)量出色彭雾，完全消除了傳統(tǒng)鑄造和電加工過(guò)程中容易產(chǎn)生的潛在弊端。

　　高速切削（HSC）是近幾年發(fā)展起來(lái)的一種集高效比搭、優(yōu)質(zhì)和低耗于一身的先進(jìn)制造工藝技術(shù)冠跷。高速切削是指采用超硬材料刀具和能實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)動(dòng)的高精度、高自動(dòng)化身诺、柔性的設(shè)備，以極大地提高切削速度來(lái)達(dá)到提高材料切除率抄囚、加工精度和加工質(zhì)量的現(xiàn)代制造技術(shù)霉赡。

　　高速加工技術(shù)用于制造模具，具有切削效率高幔托、加工精度高和表面質(zhì)量好等顯著優(yōu)勢(shì)穴亏，還可以大大縮短機(jī)械后加工、人工后加工和取樣檢驗(yàn)輔助工時(shí)细周。

　　高速加工技術(shù)是一項(xiàng)先進(jìn)的毯创、不斷發(fā)展的綜合技術(shù)。要充分發(fā)揮高速加工技術(shù)的優(yōu)勢(shì)谒酌，除必須具備高速加工機(jī)床外苫七，還必須綜合應(yīng)用高速加工刀具技術(shù)、高速加工工藝技術(shù)遮结、高速加工CAD/CAM技術(shù)以及冷卻潤(rùn)滑技術(shù)尼送。隨著高速加工技術(shù)的不斷發(fā)展，高速加工的優(yōu)勢(shì)和作用將越來(lái)越明顯曾负。

　　輪胎模具行業(yè)的特點(diǎn)是單件小批量生產(chǎn)鸭荡，因此，高速加工技術(shù)在輪胎模具行業(yè)的推廣使用往蝉，有著非常巨大的發(fā)展?jié)摿桶l(fā)展空間稻猜。

　　高速雕刻技術(shù)的問(wèn)題點(diǎn)主要是設(shè)備和刀具的成本高昂，一般企業(yè)不敢輕易投入堡扣。另外坦康，對(duì)于花紋鋼片比較多的、花紋銳角較尖的花紋圖案协怒，采用這種工藝技術(shù)也不大適合涝焙，理由是加工難度很大，且再小的刀具也不能加工出內(nèi)尖角孕暇， 還是必須結(jié)合電火花加工來(lái)完成最后成形仑撞。

　　高速切削技術(shù)在輪胎模具加工中的要求

　　高速切削技術(shù)作為高效加工的重要手段之一應(yīng)用于輪胎模具花紋的加工中，其技術(shù)含量相當(dāng)高妖滔，涉及到多方面的內(nèi)容隧哮，包括快速的規(guī)范的編程桶良、多軸聯(lián)動(dòng)加工、細(xì)微刀具應(yīng)用沮翔、標(biāo)準(zhǔn)化操作陨帆、并行加工等方面，可以減少了以往電火花加工和人工修整的工作量采蚀，還可以保證模具制造的高度一致性疲牵，確保模具精度，縮短加工周期榆鼠，從而提高生產(chǎn)效率岭复，實(shí)現(xiàn)高效加工。

　　隨著汽車輪胎胎面的花紋圖案變得愈加復(fù)雜和其技術(shù)要求變得越來(lái)越嚴(yán)格规倚，高速切削加工已經(jīng)被逐漸應(yīng)用到輪胎模具花紋的雕刻加工中河美。而由于輪胎模具花紋具有明顯不同于常規(guī)模具結(jié)構(gòu)的特殊性，因此高速切削技術(shù)在輪胎模具加工中具有一定的技術(shù)要求评贫。

　　1.對(duì)機(jī)床的要求

　　為了適應(yīng)粗精加工殊划、輕重切削和快速移動(dòng)，同時(shí)保證高精度（重復(fù)定位精度±0.005mm）枕调，性能良好的機(jī)床是實(shí)現(xiàn)高速切削的關(guān)鍵因素登徐。

　　（1）擁有高速主軸  既然是高速切削加工络骤，機(jī)床的主軸能否達(dá)到真正的高速是滿足高速切削加工的必備條件此腊。因?yàn)檩喬ツ＞叩幕y加工中所使用的刀具比較細(xì)小，為了保刀具的切削效果以及對(duì)刀具給予最有效的保護(hù)朵令，因此對(duì)主軸的要求很高羊捧，轉(zhuǎn)速一般要求達(dá)到20 000～40 000r/min，甚至更高彼硫；進(jìn)給速度達(dá)到40～80m/min炊豪；主軸功率一般為10～40kW。

　∨±骸（2）高速移動(dòng)  高速切削加工并不僅僅是指機(jī)床的主軸擁有高速轉(zhuǎn)動(dòng)的功能词渤，而且也應(yīng)該包含高速移動(dòng)功能，包括高速移動(dòng)橫梁串绩、高速移動(dòng)工作臺(tái)等缺虐。

　　（3）良好的精度穩(wěn)定性和抗振性能  為了減少模具在開(kāi)粗時(shí)重切削所產(chǎn)生的振動(dòng)以及在高速切過(guò)程各高速運(yùn)動(dòng)零部件產(chǎn)生的高熱量等不利于保護(hù)機(jī)床使用及精度控制的因素礁凡，高速切削機(jī)床的床身等支持部件應(yīng)具有很好的動(dòng)剛度高氮、靜剛度、熱剛度以及阻尼系數(shù)顷牌。因此對(duì)于高速切削加工的機(jī)床床身及其主要支撐部件應(yīng)該采取質(zhì)量高剪芍、剛性好的材料塞淹，以保證機(jī)床使用過(guò)程中精度穩(wěn)定并消除因切削特別是重切削引起的振動(dòng)。

　∽锕（4）優(yōu)秀的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)  要滿足高速切削機(jī)床的要求饱普，除了必須擁有高速主軸之外，優(yōu)秀的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)也是關(guān)鍵條件茶踪。進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)有很高的控制精度和響應(yīng)速度杉源，目前全數(shù)字伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)已經(jīng)成為高速切削機(jī)床所廣泛使用的一種方法。

　　2.對(duì)刀具的要求

　　輪胎模具的花紋相當(dāng)復(fù)雜多變斜州，隨著花紋的變化惦知，需要的刀具形狀和尺寸各不相同，刀具的直徑最小可以達(dá)到0.5mm愁逝，甚至有些刀具的刃部結(jié)構(gòu)是無(wú)法從市場(chǎng)采購(gòu)到的，需要自己處理冻菌。不管如何敷忠，刀具在輪胎模具的高速切削加工中具有不可低估的作用，隨著加工方式荚砍、工件材料以及刀具選擇的變化崎北，高速切削加工的速度會(huì)有很大變化。刀具的質(zhì)量直接影響到輪胎模具的加工效率和加工質(zhì)量四洗，因此為了實(shí)現(xiàn)高速切削松招，必須對(duì)刀具提出要求。

　∶壳臁（1）刀具材料選擇  在加工時(shí)筐带，必須根據(jù)工件材質(zhì)來(lái)選用刀具的材料。雖然輪胎模具花紋部分的零件材料一般采用中低碳鋼或鋁合金材料缤灵，但由于所使用刀具直徑較小伦籍，切削過(guò)程容易折斷或崩裂，因此對(duì)刀具材料也要提出較高的要求腮出，刀具應(yīng)具有高強(qiáng)度帖鸦、高韌性等性能，一般情況下可以有以下幾種材料的刀具可選：金屬陶瓷材料刀具胚嘲、超細(xì)顆粒硬質(zhì)合金刀具作儿、表面涂層刀具如PVD高性能涂層刀具等。

　〔雠（2）刀具結(jié)構(gòu)選擇  加工輪胎模具花紋時(shí)攻锰，刀具的結(jié)構(gòu)選擇除了應(yīng)結(jié)合所使用機(jī)床的接口包括系統(tǒng)接口外，還應(yīng)根據(jù)被輪胎模具花紋結(jié)構(gòu)及加工工序來(lái)優(yōu)化組合刀具材料侣滩、涂層和槽型功能口注，選定具有最佳切削效果的刀具結(jié)構(gòu)变擒。例如輪胎模具花紋筋條一般呈角度多變狀，花紋筋根部要求無(wú)圓角且花紋筋末端經(jīng)常有一些尖角需要處理逐嗅，因此在選用刀具時(shí)既要考慮刀具可能如何避免或較少產(chǎn)生一定的R角蹂甥，還要考慮選用堅(jiān)韌耐磨的細(xì)微刀具，同時(shí)還要注意刀刃應(yīng)利于在死角處如何排屑等問(wèn)題菊车。

　⌒樵怠（3）刀具裝夾及防護(hù)  在高速切削過(guò)程中，必須加強(qiáng)刀具與夾緊裝置的強(qiáng)度您奶、剛度和穩(wěn)定性辐轧，以保證在高轉(zhuǎn)速下能夠正常工作且安全可靠。注意刀具實(shí)際工作的轉(zhuǎn)速晋鼓，不超過(guò)刀具與刀柄夾緊裝置制造廠家注明的允許最高轉(zhuǎn)速鬼涂。采用短錐空心刀柄代替?zhèn)鹘y(tǒng)刀柄，以提高刀具軸向和徑向定位精度摘链、軸向剛度羔仅，并具有過(guò)載保護(hù)作用

　　3.對(duì)工藝的要求

　　（1）為避免精密高速機(jī)床使用過(guò)于集中及精密機(jī)床過(guò)快受損岗努，在處理加工工藝時(shí)如有可能可以考慮粗加工沉桌、半精加工和精加工分開(kāi)，采用一般機(jī)床和精密機(jī)床相結(jié)合算吩，以實(shí)現(xiàn)錯(cuò)位加工留凭，縮短單件在機(jī)時(shí)間，同時(shí)保證機(jī)床常處于比較穩(wěn)定的精加工狀態(tài)偎巢。

　“埂（2）減少切削量，加大進(jìn)給艘狭。傳統(tǒng)的輪胎模具的機(jī)加工中挎扰，例如用銑刀進(jìn)行側(cè)面切削時(shí)，采用刀具直徑進(jìn)行全面加工的情況較多巢音，但這樣會(huì)造成切削熱的傳導(dǎo)與散發(fā)不充分遵倦，從而加速刀具磨損。在高速加工中官撼，刀具在直徑方向的進(jìn)給量減小梧躺，而空轉(zhuǎn)時(shí)間增加，從而贏得了充足的時(shí)間使切削熱得到散發(fā)傲绣，由此可以減少刀具的磨損遣惊。

　　（3）快速清除切屑待鲤。高速切削過(guò)程中渠盅，工件受到擠壓而被切削勃说，這個(gè)過(guò)程中產(chǎn)生了大量的熱量，據(jù)有關(guān)研究結(jié)果供辰，高速切削后的熱量一般按以下情況分配：約95%的熱量集中在切屑上痒塞，2%的熱量留在工件上，3%的熱量在刀具上梢苍。所以洪磕，高速切削后如不及時(shí)將切屑排出，這些熱量就會(huì)傳遞給工件和刀具诲有。因此要對(duì)切削位置進(jìn)行必要的冷卻和并排屑晋丑，避免熱量的傳遞和聚集∫┓猓快速排屑還能避免了切屑的二次切削嚼债，有效保護(hù)刀刃，從而延長(zhǎng)刀具壽命吠谢。

　　結(jié)語(yǔ)

　　高速切削加工技術(shù)是一種先進(jìn)的碟嘴、不斷發(fā)展的綜合技術(shù)，在機(jī)械制造行業(yè)特別是模具制造業(yè)中具有非常廣泛的應(yīng)用前景囊卜。用高速切削加工技術(shù)代替電火花加工，是加快汽車輪胎模具開(kāi)發(fā)速度错沃、縮短交貨期栅组、提高加工精度的主要途經(jīng)。要充分發(fā)揮高速加工技術(shù)的優(yōu)勢(shì)枢析，除必須具備高速加工機(jī)床外玉掸，還必須綜合應(yīng)用高速加工刀具技術(shù)、高速加工工藝技術(shù)醒叁、高速加工CAD/CAM技術(shù)以及冷卻潤(rùn)滑技術(shù)司浪。隨著高速加工技術(shù)的不斷發(fā)展，高速加工的優(yōu)勢(shì)和作用將越來(lái)越明顯把沼。

　　雖然高速切削加工技術(shù)在輪胎模具加工中已經(jīng)突顯出其獨(dú)特的啊易、明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，但高速切削加工技術(shù)在我國(guó)輪胎模具行業(yè)中的應(yīng)用時(shí)間還較短饮睬，到目前為止國(guó)內(nèi)只有廣東巨輪模具股份有限公司有較大規(guī)模地使用堤酿，其他的輪胎模具制造廠家即使有使用也是少數(shù)的、局部地的使用卦瘤，所以對(duì)我國(guó)輪胎模具行業(yè)來(lái)說(shuō)镇评，高速切削加工技術(shù)的總體應(yīng)用基礎(chǔ)較差，缺乏成熟經(jīng)驗(yàn)瑰氨，整體技術(shù)水平不高牺鱼，發(fā)展緩慢樊何，特別是在高速機(jī)床和刀具的應(yīng)用以及加工工藝方面還存在很多問(wèn)題，需要產(chǎn)學(xué)研結(jié)合跪晕，加大投入秀彤，綜合各方面力量大力推動(dòng)高速切削在輪胎模具制造中的應(yīng)用。

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