刀具在汽車模具加工中的應用
2008-01-03 13:30:19
本文結合當今歐美各國及日本的加工技術現狀，從加工條件的設定和加工刀具的選配的角度對汽車模具制造進行闡述。
隨著中國汽車工業(yè)競爭不斷激化，汽車模具產業(yè)也逐漸向高起點、高投入方向迅速擴大。各種大型高精設備被大量引進。在此針對如何更好地利用這些設備，高品質、高效率、低成本地制造出一流的模具產品，已經成為普遍關注的焦點。
1．各國汽車模具加工狀況
（1）美國
受日本、亞洲低價格，高質量模具大量涌入的影響，全行業(yè)面臨非常嚴峻的局面。如何縮短供貨周期成為企業(yè)面臨的關鍵問題。為了降低毛坯采購成本，在交期上發(fā)揮地理優(yōu)勢，因而多采用鑲塊構造設計模具。另外，由于工會等約束，除BIG3相關大型廠家有開2班，一些日資廠有3班倒的之外，其余廠家基本上只上一班。因此，在有限的時間里，如何更快地進行加工，也就是說提高生產加工性為最優(yōu)先課題。與日本相比，美國相對來說切削加工條件非常嚴酷。一般來說，切削速度較高，為日本的1.5倍左右，而進給則達2~3倍。切削深度與中國相近，為日本的2~5倍。
從沖壓模行業(yè)來看，粗加工,由于設備更新極其緩慢，以10年左右的龍門機床為主流。鑄件開粗加工刀具以球頭銑刀為主，刀柄多采用側固形式。因此要求刀具具有極高的耐崩刃性。同時比較注重高的切屑排出以及高效的加工性能。
而精加工也是普遍以陳舊設備為主，轉速和進給速度都相對較低。最近有部分采用日本、歐洲產的高速加工機床（MAX25,000/min），采用KM刀柄以及熱脹夾持硬質合金刀桿的方式進行高速加工。其目的是“取消打磨”工序，縮短加工周期。
塑料模行業(yè)，現在仍然大部分采用EDM進行精加工。電極大多內部制作，故用于電極加工的20,000~40,000 min-1的高速加工中心漸漸被看好，其刀具多采用金剛石涂層為主。最近，黛杰產整體燒結金剛石“比夢”銑刀非常有人氣。另外，直接用于高硬度加工的粗/精加工設備投資也逐漸活躍。出現了一大批大量使用15,000min-1左右加工中心的廠家，被加工材料多為P20預硬鋼。粗加工用刀具，一般偏向于使用多功能高效加工刀具。精加工刀具與沖壓模相同，以高速加工達到“取消打磨”直接加工成鏡面效果的目標。
（2）歐洲
嚴峻的局面與美國相似，但EU圈內相互供給關系，相互連帶感很強，其模具制造有其一定的封閉性，所以行業(yè)的危機感并不很強烈。
沖壓模多以鑄件為主，深沖模，落料模一般采用GGG70(QT700),也有采用鑄鋼和高硬度材料。相對來說比較注重模具的耐久性能。同一付模具功能單一，但剛性非常好，進而模具本體非常龐大。從加工設備而言，均擁有較先進的機床，大型汽車廠附屬模具廠均有產FMS生產線（帶有ATC+AWC+AGV）。保證從星期天1PM到星期六7PM進行無人運轉。
粗加工與精加工設備分別配備，設備以龍門機床配置MT刀柄為主流。刀具則漸漸從球頭刀向圓角刀盤轉移。盡管一次的切深雖然不大，但刃數多，可獲取較高的進給。同時對機床的負擔也比較小。
精加工則普遍采用歐洲產5軸高速加工中心(HSK63，max25,000min-1),實際加工采用10,000/min，F=12,000mm/min左右的加工條件)，以及熱脹刀柄和硬質合金刀桿，通過高速加工達到“取消打磨”的目的。
塑料模則多從方塊毛坯開始加工，以P20類預硬鋼為主，設備多為12,000-15,000 min-1左右的加工中心。粗精加工在同一臺設備上一次裝夾中完成。粗加工刀具以圓角刀片為主，精加工則以球頭刀和圓角端銑刀為主。同樣期望采用高速加工達到“取消打磨”，直接加工成鏡面。
鍛造、壓鑄模則主要以預硬鋼（45-55HRC）為主，大多采用機夾式圓角端銑刀進行高速直接加工，刀具材料多采用K03+TiAL涂層刀片。
（3）日本
日本的汽車沖壓模主要以鑄件為主，材質多為FC300(HT300)和GM材質（合金鑄鐵），隨著最近車體表面普遍采用高張力鋼板，模具的材料也漸漸開始使用HPM/NAK/SKD等模具鋼。并均以鑲塊的形式運用在鑄造基體上。但無論是整件鑄件，還是鑲塊，其制作水平大大優(yōu)于其他國家，即便是大余量部分，其量亦比較均勻固定。加工編程控制及提高走刀速度都比較容易。
加工設備以龍門機床為主，粗精加工分別配備。粗加工多采用較老的設備，特別是俄羅斯、捷克產設備，價格低廉，剛性高，為廣大客戶所青睞。而精加工均采用日本產的龍門加工中心。最高轉速在10,000~12,000mm-1左右。與歐洲相比有較大的差異。這主要是由于考慮到刀具壽命以及加工精度可靠性的原因。
塑料模多從方塊材開始加工、材料以NAK等預硬鋼為主，設備多為15,000-25,000min-1的加工中心。粗精加工在一臺設備上進行、要求刀具切削阻力低、進給快，以提高加工效率。粗加工刀具以大進給方角刀盤為主，切深不大，但進給非常快。精加工主要以球頭刀和圓角端銑刀為主，多數是將模具直接加工成鏡面。
鍛造模、壓鑄模多從方塊材開始加工、材料以SKD、NAK、HPM淬硬鋼(HRC4
