实现高效加工的刀具解决方案.doc

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1、实现高效加工的刀具解决方案高速、高效加工中心的使用使金属加工踏上了高速、高效之路，但能否行之有效，还要看刀具的选择，因为刀具是实现高速、高效切削的最基本、最有效和最活跃的因素。我们接触了世界著名刀具厂家，研究了发达国家平均刀具费用和生产成本等各种相关资料，发现降低30％的刀具费用，可降低1％的单件生产成本；提高50％的刀具寿命，可降低1％的生产成本；而提高20％的加工效率，则可降低15％的生产成本。这充分说明利用现代切削技术，选择高速、高效刀具，充分发挥机床的性能和效率，实现高速、高效切削，才是加工中心柔性生产线组织生产提高效率、降低生产成本的正确之路。先进刀具特性加工中心

2、采用的高速、高效刀具除应具备一般刀具应具备的良好的硬度和耐磨性、高的强度和韧性等性能外，还应该具备：1.更高的可靠性——切削稳定，质量一致，换刀次数少，寿命长。2.更高的安装精度和重复定位精度，好的互换性和快换性。3.系列化、标准化和通用化，尽量采用机夹可传位刀具和多功能复合刀具。4.良好的断屑、卷屑和排屑性能，确保切屑不缠绕在刀具和工件上，不破坏已加工表面，不妨碍切削液的浇注。可供高速、高效加工中心选择的刀具品种很多，下面几种材料的刀具是常用的刀具：1.陶瓷刀具具有硬度高、耐磨性好、耐热性和化学稳定性优良的特点，加工中不易与金属粘接，在数控加工中获得广泛应用；其中氧化铝基

3、陶瓷刀具适用于碳钢、合金钢和铸铁材料的加工；氮化硅基陶瓷刀具更适用于合金铸铁、冷硬铸铁等高硬材料的加工，切削速度可达500～1000m/min。2.聚晶金刚石（PCD）刀具加工铝及铝合金材料有极高的寿命和良好的精度，切削速度可达1000～4000m/min，美国波音公司高速铣削铝合金切削速度已高达5000～7500m/min。与PCD相比，CVD金刚石刀具硬度更高、耐磨性更好、摩擦系数更小、化学稳定性和热稳定性更强，寿命较PCD长2～3倍，缺点是韧性不如PCD。CVD金刚石刀具被认为是汽车发动机产品加工中应用前景广阔的新一代刀具材料，尤其是铝及铝合金材料的加工。3.立方氮化

4、硼（CBN）、聚晶立方氮化硼（PCBN）刀具材料，同PCD、VCD相比有更高的热稳定性和优良的化学稳定性，在1200～1300℃环境下也不与铁系材料发生反应；其硬度、耐磨性与金刚石接近，非常适用于加工铸铁和淬硬钢，被加工材料的硬度越高越能体现立方氮化硼刀具的优越性，由于在加工精度，切削效率，刀具寿命等各方面具有无可比拟的优越性，立方氮化硼、聚晶立方氮化硼刀具材料越来越受到世界各国的重视。4.涂层刀具，按涂层方法不同可分为CVD和PVD涂层刀具，根据涂层材料的性质又分为“硬”涂层刀具和“软”涂层刀具，根据基体材料不同可分为硬质合金涂层刀具、高速钢涂层刀具及陶瓷和超硬材料涂层刀

5、具，最近又开发了纳米涂层刀具。涂层刀具可以灵活地选择基体材料和涂层材料使刀具获得需要的性能，提高加工效率、改善加工精度、延长刀具寿命和降低加工成本。刀具应用案例近年来，长城公司轿车发动机厂采用世界著名机床厂家的高速、高效加工中心组建了3条柔性机加生产线，与世界著名刀具厂家美国肯纳公司一起，结合所加工的产品精心选择刀具，正在努力实现高速高效切削。1.KSCM-AluMill面铣刀图1：KSCM-AluMill面铣刀在缸体和缸盖生产线，我们将肯纳KSCM-AluMill面铣刀用于铝合金缸体和缸盖的平面铣削加工。此刀具由钢制刀盘和铝制刀体组成，在保证足够刚性的前提下减轻了重量，而

6、且双金属结构也减少了加工振动。该刀具具有高金属去除率、低加工毛刺及高加工效率等特点，非常适用于高速切削。KSCM-AluMill面铣刀有5种形式的刀夹，不同刀夹相互搭配用于粗铣和精铣，可达到不同的表面粗糙度，也可同时安装粗铣和精铣刀夹，粗精加工一次完成，缩短加工时间，提高工作效率。实际加工中我们选用了适用于加工低硅铝合金，具有高耐磨性、高寿命的KD1415和KD1420两种PCD切削材料刀夹。KD1415刀片硬度较高，适于加工余量均匀，硬度一致的表面，因此将其用于缸体、缸盖上下和前后表面的精加工；KD1420刀夹，刀片韧性较好，适用于余量不均匀，硬度不一致的表面，将其用于粗

7、加工。精加工后，缸体、缸盖上下面、前后面等大平面的平面度误差最大不大于0.02mm，最小达到0.0034mm，平均平面度误差不大于0.01mm，表面粗糙度低于Ra0.8，加工节拍满足要求。KSCM-AluMill面铣刀更换刀夹时，仅做轴向调整，不需要径向调整，具有调整方便、调整时间短和调整精度高的特点，在长城公司实际使用时实现了轴向调整偏差不大于0.003mm，使切削负荷均匀分布到每个刀齿上，有效地延长了刀具寿命。经几个月的试加工，KSCM-AluMill面铣刀铝合金加工效果良好。仅举缸体顶、底面精铣为例，顶面精铣