发展汽车刀具 推进国产化进程

立帜讯,随着汽车工业的高速发展,汽车刀具在汽车制造中的作用日益重要。汽车刀具的特点是“三高一专”(高精度、高效率、高可靠性、专用化),且大多是为一工位、多工步生产而设计的多刃复合刀具,结构复杂,制造难度较大。虽然近年来我国数控刀具制造技术有了长足发展,但对于现代制造业需要的“三高一专”,新型工具的研究开发还无法与国际知名工具厂商相抗衡,以至于在汽车刀具领域,80%以上的市场份额被国外工具厂商占有。目前国内多数工具企业还缺乏自主开发高档汽车刀具产品的能力,基本还停留在测绘仿制阶段,制造水平及产品质量不高。

我国加人WTO后,汽车进口关税将大幅下降,汽车市场的竞争将日趋激烈。国内汽车制造业亟需增强市场竞争力。为了降低汽车制造成本,汽车刀具的国产化势在必行。目前,由成都工具研究所与各骨干工具制造企业、重点汽车制造企业联合成立的汽车刀具国产化领导小组正在努力推进汽车刀具国产化工作进程。作为我国数控刀具制造骨干企业和汽车刀具国产化项目的重要成员企业,我公司重点对以下五种门类的汽车刀具进行了国产化研制开发。

1、HSK工具系统

HSK(空心工具柄)工具系统由于采用空心锥柄和法兰端面同时与机床主轴接触的定位夹紧方式,因此重复定位精度高、夹持刚性好。与传统的7:24锥柄相比,HSK锥柄的径向、轴向重复定位精度和夹持刚性可提高数倍至数十倍,可较好弥补7:24锥柄联接在高速、高精度加工中暴露出的不足因此在汽车、航空和模具制造业的刀具接口中得到广泛应用,被誉为21世纪工具接口技术的一次飞跃,具有广阔的发展前景。

HSK锥柄有32#、40#、50#、 63#、80#、100#共六种规格。由HSK锥柄与专用铣刀、复合孔加工刀具等组成的工具系统的高速动平衡精度小于2.5G,并可满足多工序、多工步的加工要求。一汽大众发动机、传动器两条生产线、上海大众第二发动机生产线已普遍装备了HSK空心锥柄和HSK主轴,其中40#,50#,63#三种规格使用数量较多。

制造HSK的关键是确保实现锥柄和法兰端面同时与定位面接触的有关加工尺寸满足设计要求。我公司经过多年努力,已试制成功50#,63#锥柄等10多个种类、30多种规格的HSK产品。其中,设计制造的HSK枪钻经一汽大众和上海大众试用,已能满足使用要求。公司现已购进一台动平衡机,并将在刀具材料、热处理工艺、关键尺寸和形位公差的检验方法等方面进行深人、全面的研究,以期尽快形成成套工艺技术,加快由试制到批量生产的进程。

2、高速铣削刀具和专用成形铣刀

为适应高速、高效切削加工的发展方向,我公司开发了用于成形铣削、高速平面铣削加工的铣削刀具。平面铣削多采用密齿高效面铣刀、陶瓷立方氮化硼(CBN)和聚晶金刚石(PCD)铣刀。密齿高效面铣刀直径一般为?250～500mm,端面跳动≤0.O1mm。CBN和PCD铣刀直径一般小于?250mm,轴向跳动≤2.5μm,加工表面粗糙度可达 Ra0.8μm,不平度≤0.02mm,可实现被加工零件表面(如发动机缸体表面等)的以铣代磨。

专用成形铣刀需根据零件型线及结构专门设计制造。由于加工时为一次成形,零件型线和尺寸精度完全由刀具精度保证,因此刀具结构复杂、精度要求高、制造难度大。例如,曲轴主轴颈、连接轴颈的加工一般采用双工位车—拉削专用曲轴铣刀,其刀盘直径为?700mm,四周装有40片硬质合金涂层刀片(每4片一组),加工效率比普通刀具可提高10倍以上。类似刀具还有螺杆泵铣刀、转子槽铣刀、车—车拉刀等。目前我公司开发的铣削刀具均采用英格索尔 (INGERSOLL)专利立装刀片技术和CAD/CAM一体化设计、制造技术,用于重型、高效、高精度铣削加工的铣削刀具已得到广泛应用和用户好评。部分专用刀具(如曲轴铣刀、车一车拉刀)还采用了模块式设计,便于使用和更换,并降低了刀具制造成本。为配合成形刀具的开发我公司还装备了可制造各种异型刀片的专用刀片生产线。为适应超高速铣削和难加工材料铣削的要求,我公司还开发了多种TiCN硬质合金涂层刀片和SiN陶瓷刀片。超高速铣削刀具的研制开发正在进行中。

3、复合孔加工刀具

复合孔加工刀具多采用多刃复合式结构,即通过多刀刃和多刀夹机夹或镶焊组合,以铰削、惶削和挤削加工替代磨削加工,在一次走刀过程中完成组合孔、台阶孔的精加工,它与HSK空心柄或其它接口联接组成的孔加工工具系统是汽车生产线刀具的重要组成部分。由于复合孔加工刀具结构复杂、精度要求高,且多用于高速切削,因此制造难度较大,并对动平衡精度要求较高。如多刃机夹、多刀夹复合机夹镗杆的使用转速可达3000r/min,进给速度可达1.5～3mm/min,镗孔直径公差多为H7和H8的组合,且刀刃间的相互位置尺寸要求严格,过去国内使用的同类刀具几乎完全依靠进口。我公司已为一汽二发生产线制造了多种中、低精度的复杂孔加工刀具。现在公司已装备了多轴联动高精度加工机床和动平衡设备,具备了加工高精度孔加工刀具的能力。

4、精密镗杆系列

精密镗杆多为细长杆类结构,并配以多个精密镗削单元,用子一次完成同轴的一组同一尺寸(或不同尺寸)精密孔或深孔的镗削加工。精密镗杆不但对回转精度要求较高(全长上各点跳动≤0.01mm),并且要求具有较高的尺寸稳定性、刚性和动平衡精度,因此对材料、加工工艺和热处理工艺均有较高要求。制造该类刀具的关键工艺是细长杆的精加工我公司为一汽二发生产线制造的五刀头镗杆(直径?28mm,总长840mm)已在生产线上投人使用。

5、精密小刀夹和微调镗削单元

精密小刀夹和微调镗削单元是镗削刀具实现精密微调的关键组件,如微调镗削单元要求能实现0.002mm的微调,并要求具有高的示值稳定性和重复调整精度,因此对其制造精度要求较高。为了提高汽车锉削刀具的整体制造质量,必须对精密小刀夹和微调键削单元的加工制造技术进行深人研究。

随着我国汽车行业的高速发展,对“三高一专”汽车刀具的需求量正不断增加,并要求汽车刀具向多功能化的方向发展。各种新型材料和难加工材料(如汽车发动机、传动器零件中采用的硅铝合金、镁合金、高强度铸铁等)的广泛应用也对刀具制造业提出了新的挑战。我公司将坚持“以顾客满意为宗旨,以产品零缺陷为目标,以待续改进为途径,走品牌之路”的质量方针、努力为中国汽车刀具的发展作出自己的贡献。

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