汽車制造中切削加工的新特點(diǎn)
| 近年來汽車制造業(yè)在我國獲得了高速發(fā)展，汽車制造業(yè)已成為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的支柱產(chǎn)業(yè)，其對(duì)上下游產(chǎn)業(yè)的影響和帶動(dòng)越來越大筒捺，汽車制造中相當(dāng)大的一部分工作是機(jī)械加工，特別是切削加工纸厉，而切削加工在發(fā)動(dòng)機(jī)系吭、變速箱、車橋颗品、傳動(dòng)軸等汽車零部件的生產(chǎn)中起著極為重要的作用肯尺，對(duì)汽車生產(chǎn)的效率、成本和制造質(zhì)量有著巨大的影響抛猫。近年來蟆盹，面對(duì)著各類新結(jié)構(gòu)孩灯、新材料汽車零部件產(chǎn)品的發(fā)展和高精度、高效率加工的要求以及各項(xiàng)高新技術(shù)應(yīng)用所形成的挑戰(zhàn)逾滥，切削加工中出現(xiàn)了很多新工藝峰档、新設(shè)備、新刀具寨昙、新材料以及新的管理方法步蛮，形成了很多新的特點(diǎn)。 一殉扒、汽車零部件的機(jī)械加工向柔性化和高速加工發(fā)展 當(dāng)前汽車制造業(yè)發(fā)展的特點(diǎn)是競爭加劇西寸，如何能不斷提高生產(chǎn)效率、降低制造成本缕粗，以具有競爭力的價(jià)格向客戶提供高質(zhì)量的產(chǎn)品枢慰，及時(shí)滿足用戶日益增長的需求，成為汽車制造業(yè)各企業(yè)共同關(guān)注的焦點(diǎn)侧蜗。 ◆ 過去由于一種產(chǎn)品的生命周期很長艾维，能滿足市場需求很長一段時(shí)間，所以為了提高生產(chǎn)效率杉朝，往往采用由專機(jī)組成的流水生產(chǎn)線赠戏，在上世紀(jì)80年代末和90年到初，在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的大批量生產(chǎn)中羹圣，采用的切削加工設(shè)備主要還是自動(dòng)線和組合機(jī)床安粤。 ◆ 自動(dòng)線和專用組合機(jī)床的特點(diǎn)是，適應(yīng)大批量的拼岳、固定品種的產(chǎn)品的生產(chǎn)枝誊，生產(chǎn)效率高，在大批量生產(chǎn)的情況下加工成本也低惜纸，但要變換所加工的產(chǎn)品很困難侧啼，設(shè)備、夾具等都要進(jìn)行改造堪簿，有的甚至不可能痊乾，花費(fèi)的時(shí)間長，改造費(fèi)用昂貴椭更。 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展哪审，市場需求逐漸呈現(xiàn)多樣性，其變化也越來越快虑瀑，各企業(yè)不斷推出新產(chǎn)品的競爭更加劇了這種需求的快速變化湿滓，誰能快速作出對(duì)市場的反應(yīng)，誰能快速而又低成本地推出市場需要的新產(chǎn)品舌狗，誰就能在市場上獲勝叽奥。 汽車產(chǎn)品的更新?lián)Q代和新產(chǎn)品新技術(shù)的推出是越來越快扔水，對(duì)市場的快速響應(yīng)成為市場競爭的重要手段，而同時(shí)又必須考慮如何降低制造成本和提高生產(chǎn)效率塘袍，因此就要求汽車制造業(yè)中的機(jī)械加工一方面具有大批量生產(chǎn)的能力兔升，一方面又要具有柔性，能根據(jù)市場需求快速變換生產(chǎn)產(chǎn)品绑接，同時(shí)還要具有低的制造成本胃余，能高效率地進(jìn)行生產(chǎn)，這樣才能具有足夠的市場競爭力柑汇。 高速加工和數(shù)控加工中心機(jī)床的出現(xiàn)及其在汽車制造業(yè)應(yīng)用的興起没撒，使得獲取生產(chǎn)的高效率與保持生產(chǎn)線的柔性制造能力之間的矛盾有了新的解決的途徑和方法。 目前高速加工中心的主軸轉(zhuǎn)速已普遍達(dá)到15000~24000r/min豫狸，軸加速度達(dá)1~2g胆叁，軸移動(dòng)速度達(dá)到80~120m/min，可以很高的切削速度和進(jìn)給速度進(jìn)行高效加工赂裁，而且由于軸加速度和移動(dòng)速度的提高号呜，也大大縮短了非加工的輔助時(shí)間。 同時(shí)快速進(jìn)給也得到很大發(fā)展老玲，采用密齒銑刀，提高進(jìn)給速度除呵，如在鋁合金變速箱零件的加工中再菊，有的面的銑削進(jìn)給速度達(dá)每分鐘15米以上，甚至可達(dá)每分鐘18米以上颜曾。 目前的趨勢是纠拔，根據(jù)具體的加工任務(wù)來集成加工中心和組合機(jī)床及自動(dòng)線，以便充分地利用自動(dòng)線和加工中心各自的優(yōu)點(diǎn)泛豪。如采用這樣的混合生產(chǎn)系統(tǒng)加工發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋稠诲，其最佳的年生產(chǎn)能力已可達(dá)30~35萬件工件。 同時(shí)采用模塊化的生產(chǎn)系統(tǒng)诡曙，可以安排并聯(lián)的模塊臀叙，也可在每個(gè)加工單元上安排至少兩臺(tái)相同的加工中心進(jìn)行平行加工，這樣當(dāng)某一單元或某一加工中心出現(xiàn)故障而停機(jī)時(shí)价卤，另一加工單元或加工中心人可繼續(xù)進(jìn)行加工和生產(chǎn)劝萤，因而這類柔性生產(chǎn)線的開動(dòng)率可達(dá)90~95%。另一方面慎璧，柔性生產(chǎn)線的這種模塊化結(jié)構(gòu)和平行的生產(chǎn)設(shè)備配置床嫌，可是投資分階段進(jìn)行、生產(chǎn)線根據(jù)需求擴(kuò)建要捐，有利于適應(yīng)市場的變化和需求风加，有利于提高投入產(chǎn)出和降低投資風(fēng)險(xiǎn)蝎疹。 為了提高生產(chǎn)效率，在汽車零部件的加工中宠佩，減少或合并加工工序的趨勢也很明顯边饿，例如： ◆ 在不少情況下取消半精加工，粗加工后直接進(jìn)行精加工颓涉，粗鏜后直接精鏜侨识，鉆孔后精鉸一次到位，粗銑后一次精銑達(dá)到要求厅驼，在粗加工中盡可能多地切除加工余量骄熟，隨后的一次精加工直接保證加工尺寸和形狀、位置精度以及表面加工質(zhì)量华孙； ◆ 發(fā)動(dòng)機(jī)鑄鐵缸體加工中有的面的一次銑削切除量可達(dá)4-5毫米深宦狭； ◆ 還有的零件的加工中，由于結(jié)構(gòu)上的特殊形狀海槐，在有的部位一次銑削深度甚至可達(dá)十幾毫米乘碑； ◆ 鑄鐵工件孔加工中有的工序的一次鉸削余量也達(dá)到單邊0.5毫米左右，這就對(duì)機(jī)床和刀具都提出了很高的要求金拒。 二兽肤、組合式刀具的發(fā)展 盡管近年來已開發(fā)出了很多高速加工中心，主軸具有極高的轉(zhuǎn)速绪抛，可采用高切削速度和高進(jìn)給速度等高速加工方式资铡，但與專機(jī)的一次可加工多個(gè)工件或一個(gè)工件的多個(gè)部位相比，特別是由于不同的加工方式和不同的加工部位需要換刀等花費(fèi)的輔助時(shí)間很多幢码，影響其效率的提高笤休。輔助時(shí)間中換刀過程占用相當(dāng)大的部分，包括刀具退出和移至換刀位置症副、機(jī)械手換刀運(yùn)動(dòng)（或刀庫移動(dòng)）店雅、主軸啟動(dòng)到工作轉(zhuǎn)速、刀具重新進(jìn)行切削加工等贞铣。 由此可見闹啦，減少換刀次數(shù)和縮短換刀時(shí)間是縮短輔助時(shí)間的重要途徑。其中一個(gè)重要方法是通過將多種不同加工工序合成在一把刀具上進(jìn)行加工辕坝，各類組合式的刀具就在這樣的努力下快速發(fā)展起來了亥揖，而且應(yīng)用越來越廣泛，并由向著這個(gè)方向不斷發(fā)展的趨勢柏咳。 所謂組合式刀具绰瘾，就是將可加工工件的多個(gè)部位或進(jìn)行不同加工方式加工的多個(gè)刀具組合在一個(gè)刀體上，形成一把刀具柄倒。通過在刀具上進(jìn)行組合蚜雏，可實(shí)現(xiàn)同時(shí)加工工件的多個(gè)部位和表面愕泣，而且還可不用換刀就變換不同的加工方式，類似于用專用機(jī)床同時(shí)加工工件的多個(gè)部位和表面附柜。 也就是說缓膀，將原來通過在機(jī)床上進(jìn)行組合以達(dá)到一次進(jìn)行多個(gè)加工內(nèi)容或加工多個(gè)部位，改成在刀具上進(jìn)行組合以達(dá)到一次加工多個(gè)工作部位或可進(jìn)行多種加工內(nèi)容僚料，同樣達(dá)到了大大縮短加工時(shí)間和提高生產(chǎn)效率的目的详依。 組合式刀具的種類 目前發(fā)展較快并已在生產(chǎn)中獲得越來越多應(yīng)用的組合式刀具主要由這幾類： 1) 多個(gè)表面的加工組合 將鉆削不同直徑的孔的鉆頭組合在一起形成臺(tái)階鉆，或?qū)㈢M削不同直徑孔的鏜刀組合在一起形成臺(tái)階鏜刀毡飒，或?qū)⒂嘘P(guān)孔的倒角刀與臺(tái)階鉆或臺(tái)階鏜刀組合在一起球毙，可對(duì)不同表面同時(shí)進(jìn)行加工，減少了換刀次數(shù)痪寻，大大提高了加工效率螺句。 2) 不同加工方式的組合 將鉆削、鉸削橡类、鏜削蛇尚、銑削等不同加工方式的刀具組合在一起，以減少改變加工方式時(shí)更換刀具的次數(shù)和時(shí)間顾画，如將鉸刀與鏜刀組合在一起形成復(fù)合鉸鏜刀取劫，例如用于加工發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋閥門導(dǎo)管孔和閥座的復(fù)合鉸鏜刀；或?qū)@孔刀具與鉸削刀具組合在一起形成鉆鉸復(fù)合刀具研侣，鉆孔完畢后直接進(jìn)行鉸削加工谱邪；現(xiàn)在還出現(xiàn)了鉆削加工刀具與螺紋加工刀具組合在一起的復(fù)合刀具，可在鉆出螺紋底孔后义辕，直接進(jìn)行螺紋加工，減少了換刀寓盗，縮短了加工節(jié)拍時(shí)間灌砖。 鉆孔/螺紋加工復(fù)合刀具－這種復(fù)合刀具的前部用于鉆孔，緊接著是刀具的螺紋加工部分傀蚌，在螺紋底孔被鉆出來后晌叽，該刀具及進(jìn)行螺紋的銑削加工，僅使用一把刀具即完成該孔的全部加工互聪，已在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體上某些孔的加工中獲得應(yīng)用囊砰，以減少換刀的輔助時(shí)間，滿足生產(chǎn)節(jié)拍的要求突棉。 3) 粗为惧、精加工的組合 將粗加工工刀具與精加工刀具組合在一起，可用同一把復(fù)合刀具完成粗加工和精加工绒怯，同樣減少了換刀時(shí)間搬即，提高了生產(chǎn)效率坑搀，如粗、精銑刀片復(fù)合在一把銑刀上贿桃，又如在一般的銑刀上再組合上修光刀片溜封，可提高銑削加工的表面質(zhì)量；還有將發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體加工所需的半精鏜和精鏜缸孔刀具復(fù)合形成一把粗精鏜的復(fù)合刀具裹视，在向前的切削行程時(shí)是一種加工踢寂，返程時(shí)又是一種加工，一來一回就將粗精加工同時(shí)完成了缠黍。 4) 加工與調(diào)整補(bǔ)償?shù)慕M合 在精加工的刀具中弄兜，可將刀具的加工與調(diào)整補(bǔ)償組合起來，通過一定的機(jī)構(gòu)嫁佳，可實(shí)現(xiàn)刀具的加工尺寸補(bǔ)償挨队，根據(jù)加工過程中對(duì)所加工工件的測量，可以手動(dòng)或自動(dòng)調(diào)整刀具的加工位置蒿往，以提高加工精度盛垦。 5) 不同運(yùn)動(dòng)方向加工的組合 通過一定的方式將軸向運(yùn)動(dòng)與徑向運(yùn)動(dòng)組合起來的刀具，可進(jìn)行斜面加工瓤漏、弧形或球面加工腾夯，完成各種特殊加工要求，形成各種所需的表面形狀和加工精度蔬充，例如各種展開式刀具蝶俱，具有多個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)，可形成復(fù)合運(yùn)動(dòng)饥漫，能夠加工端面榨呆、斜面、球面拍斜、割槽等等行删，如發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體凸輪軸孔加工時(shí)的切割油槽加工，需要切槽刀在隨刀體軸向運(yùn)動(dòng)到一定位置時(shí)從刀體中伸出進(jìn)行徑向切削運(yùn)動(dòng)惹炕，這時(shí)就需要這樣的復(fù)合運(yùn)動(dòng)方式的刀具偶嘁。 需要關(guān)注的問題 組合式刀具的發(fā)展，已使得刀具結(jié)構(gòu)變得相當(dāng)復(fù)雜睦氧，這類刀具已不是原來意義上的刀具是龟，成了一個(gè)機(jī)構(gòu)或裝置，或是一個(gè)復(fù)雜世砰、獨(dú)立的系統(tǒng)后匀，有的甚至有電機(jī)、主軸、驅(qū)動(dòng)裝置渤尚、信息處理裝置等等公悟。這類刀具的使用，一方面帶來了很高的生產(chǎn)效率催杆，提高了加工精度列林，但同時(shí)也出現(xiàn)了一些新的課題，需要引起高度重視酪惭，采用正確和合適的方法去處理希痴，如處理不當(dāng)，則無法實(shí)現(xiàn)這些刀具所應(yīng)產(chǎn)生的高效率和高精度春感，還會(huì)給生產(chǎn)造成很大的影響砌创。 |
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