国际汽车模具加工技术中的刀具应用

1．各国汽车模具加工状况

(1)美国

受日本、亚洲低价格,高质量模具大量涌入的影响,全行业面临非常严峻的局面。如何缩短供货周期成为企业面临的关键问题。为了降低毛坯采购成本,在交期上发挥地理优势,因而多采用镶块构造设计模具。另外,由于工会等约束,除BIG3相关大型厂家有开2班,一些日资厂有3班倒的之外,其余厂家基本上只上一班。因此,在有限的时间里,如何更快地进行加工,也就是说提高生产加工性为最优先课题。与日本相比,美国相对来说切削加工条件非常严酷。一般来说,切削速度较高,为日本的1.5倍左右,而进给则达2~3倍。切削深度与中国相近,为日本的2~5倍。

从冲压模行业来看,粗加工,由于设备更新极其缓慢,以10年左右的龙门机床为主流。铸件开粗加工刀具以球头铣刀(图1)为主,刀柄多采用侧固形式。因此要求刀具具有极高的耐崩刃性。同时比较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陈旧设备为主,转速和进给速度都相对较低。最近有部分采用日本、欧洲产的高速加工机床(MAX25,000/min),采用KM刀柄以及热胀夹持硬质合金刀杆的方式进行高速加工。其目的是“取消打磨”工序,缩短加工周期。

塑料模行业,现在仍然大部分采用EDM进行精加工。电极大多内部制作,故用于电极加工的20,000~40,000min-1的高速加工中心渐渐被看好,其刀具多采用金刚石涂层为主。最近,黛杰产整体烧结金刚石“比梦”铣刀(图2)非常有人气。另外,直接用于高硬度加工的粗/精加工设备投资也逐渐活跃。出现了一大批大量使用15,000min-1左右加工中心的厂家,被加工材料多为P20预硬钢。粗加工用刀具,一般偏向于使用多功能高效加工刀具(图3)。精加工刀具与冲压模相同,以高速加工达到“取消打磨”直接加工成镜面效果的目标。

(2)欧洲

严峻的局面与美国相似,但EU圈内相互供给关系,相互连带感很强,其模具制造有其一定的封闭性,所以行业的危机感并不很强烈。

冲压模多以铸件为主,深冲模,落料模一般采用GGG70(QT700),也有采用铸钢和高硬度材料。相对来说比较注重模具的耐久性能。同一付模具功能单一,但刚性非常好,进而模具本体非常庞大。从加工设备而言,均拥有较先进的机床,大型汽车厂附属模具厂均有产FMS生产线(带有ATC+AWC+AGV)。保证从星期天1PM到星期六7PM进行无人运转。

粗加工与精加工设备分别配备,设备以龙门机床配置MT刀柄为主流。刀具则渐渐从球头刀向圆角刀盘(图4)转移。尽管一次的切深虽然不大,但刃数多,可获取较高的进给。同时对机床的负担也比较小。

精加工则普遍采用欧洲产5轴高速加工中心(HSK63,max25,000min-1),实际加工采用10,000/min,F=12,000mm/min左右的加工条件),以及热胀刀柄和硬质合金刀杆(图5),通过高速加工达到“取消打磨”的目的。

塑料模则多从方块毛坯开始加工,以P20类预硬钢为主,设备多为12,000-15,000min-1左右的加工中心。粗精加工在同一台设备上一次装夹中完成。粗加工刀具以圆角刀片为主,精加工则以球头刀和圆角端铣刀(图6)为主。同样期望采用高速加工达到“取消打磨”,直接加工成镜面。

锻造、压铸模则主要以预硬钢(45-55HRC)为主,大多采用机夹式圆角端铣刀(图6)进行高速直接加工,刀具材料多采用K03+TiAL涂层刀片。

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