高速切削加工技术及其在汽车工业中的应用（二）

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　　为了发挥以车削加工中心和镗铣类加工中心为代表的高速切削加工技术和自动换刀功能的优势，提高加工效率，对复杂零件的加工应尽可能采用集中工序的原则，即要求在一次装夹中实现多道工序的集中加工，淡化传统的车、铣、镗、螺纹加工等不同切削工艺的界限，充分发挥设备和刀具的高速切削功能。同时，对刀具也提出了多功能的新要求，要求一种刀具能完成零件不同工序的加工，减少换刀次数，节省换刀时间，以减少刀具的数量和库存量，有利于管理和降低制造成本。较常用的有多功能车刀、铣刀、镗铣刀、钻铣刀、钻-铣螺纹-倒角等刀具。在批量生产线上使用一些针对性的工艺策略，还需要开发的专用刀具、复合刀具或智能刀具，以提高加工效率和精度，减少投资。在高速切削条件下，有的专用刀具可将零件的加工时间降至原来的1/10以下，效果十分显著。
　　图3所示为笔者专门为汽车发动机机体的顶部止口和主轴承座结合面的加工而设计的高速切削工艺。机体材料为灰铸铁，刀具为CBN不重磨复合刀具，主轴转速12000r/min，切削余量为0.02mm。图中两处关键部位一次铣削到位，重要尺寸A靠复合铣刀本身保证。该工艺还有效地避免了由于单独铣削主轴承座结合面刀杆较长而引起的颤振，大大提高了切削精度、切削效率和表面质量。
! K4 O# K! x' |) X) a　　FMS：由于产品寿命周期不断地在缩短，品种数便不断地增加。在这种情况下，如何缩短更换品种的时间成为一大关键问题；由于产品设计的改变，其加工设备如何灵活地与之相适应(即具备柔性)又是一大课题。于是又出现了以高柔性的通用加工中心构成的FMS。这里所说的“高柔性的通用加工中心”不同于一般概念下的加工中心，它们是专门为批量生产而开发的，充分满足了纳入批量生产用的FMS时所具备的条件，即高生产率、省面积、易排屑、安装移位容易及连续运转性能优越等，是一种高速紧凑型加工中心。
1 ?! o  e1 I) Z5 N  [　　日本三菱重工为适应批量生产之急需采用这种高速加工中心为主机，开发了所谓“梭式FMS”(见图4)。该FMS由8台M-H5A三坐标加工中心和位于机床前方的载有2个托板的无人运载车(AGV)构成，运载车用于交换托板，往复于托板装卸工位和各机床之间。操作者只须在一个位置通过操作按钮进行工件装卸就可以了，不必往返于机床之间。运载车依次行至即将完成加工的机床前面等待，待机床加工完之后在机床与运载车之间实现托板交换，然后载着加工完的成品返回装卸工位。
　　2.汽车覆盖件及零件模具的高速切削加工
　　高速铣削技术在加工三维自由曲面、超硬材料方面的具有显著优势。
, t' m- j( \1 y5 c! N　　汽车零件模具：一种型号的汽车往往需上千副模具，为了尽快适应新车型的需要，汽车外、内覆盖件模具和树脂防冲挡的成形模具等均必须缩短制作周期和降低生产成本。因此，高速切削加工是此类模具加工制造的首选工艺方案。模具经过高速、少切削精加工后，钳工修模工作量大为减少，模具制造周期可缩短40%。例如对安全门锁的注塑模采用高速铣削加工，材料硬度为HRC54的模具钢，可使用的最小刀具直径为(φ0.6mm，最大切深可达4.8mm，加工时间为3h，表面粗糙度达Ra0.4μm，不再需要钳工工序，大大缩短了加工时间。
- w+ x4 A( e2 D4 R) c" {$ t　　汽车覆盖件：汽车的内、外覆盖件、仪表盘等大都采用注塑模具批量制造，而这些注塑模具一般都是复杂型腔和薄壳结构，普通的切削加工往往不能同时满足表面粗糙度、弯曲度的精度要求，为此还需施以适当的手工精修加工。而采用高速切削加工，能够带来多方面的好处：1)与传统的精加工相比，进一步实现高精度化；2)高速切削加工的每次切除量相当小，可以高速地实现多次精密切削加工，从而大大减少了人工修整的工作量，大大提高了覆盖件模具的加工效率；3)由于切削速度极大提高，与过去的精加工工序相比，加工周期大幅度缩短。
　　如汽车覆盖件模具大多由各种自由曲面构成，高速铣削用高转速、小切深、大进给的加工方法，能提高模具的制造精度，延长模具的使用寿命，从而提高注塑件的质量。而且在大进给速度条件下，高速铣削机床具有高精度定位功能和高精度插补功能，特别是圆弧高精度插补。
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