高速切削發(fā)展現(xiàn)狀與今后的課題

汽車行業(yè)面對的環(huán)境



進入21世紀后，制造業(yè)，尤其是汽車行業(yè)所面臨的周邊環(huán)境日益嚴峻。環(huán)保問題、用戶需求的多樣化、社會結(jié)構(gòu)的變化等迫切要求汽車廠商必須適應(yīng)這種現(xiàn)實，生產(chǎn)出能滿足上述要求的制品。汽車的動力系統(tǒng)今后將采用電動汽車或燃料電池等清潔能源。但是，目前仍以活塞式發(fā)動機與變速箱組合而成的動力系統(tǒng)為主，今后若干年，這種結(jié)構(gòu)仍將作為汽車主要的動力模式。然而，從生產(chǎn)現(xiàn)場的發(fā)展來看，則是必須盡快對應(yīng)客戶的要求，改進生產(chǎn)體制。從保護地球環(huán)境的觀點出發(fā)，應(yīng)大力開發(fā)減少工業(yè)廢棄物和節(jié)省能源的汽車制品。從社會結(jié)構(gòu)來看，社會老齡化、少子女傾向、職業(yè)婦女大量增加等種種變化，對商品開發(fā)、市場需求都有極大的影響。下面，從用戶的角度來談?wù)劯咚偾邢骷庸さ膭酉蚺c課題。



高速切削加工最近的動向



如上所述，汽車行業(yè)面臨著種種挑戰(zhàn)。其中，社會狀況和環(huán)境問題應(yīng)盡快引起注意，這是今后企業(yè)發(fā)展的重要課題，一切生產(chǎn)技術(shù)均必須與之相適應(yīng)。以日產(chǎn)汽車公司為例，當前為了適應(yīng)上述變化，需要解決下列問題：①縮短生產(chǎn)準備時間；②注意批量和品種的變化等。為了盡快解決這些問題，公司對現(xiàn)有設(shè)備進行了調(diào)整和更新，要求這些設(shè)備必須兼有兩種特性：既能提高生產(chǎn)效率，又具有極大的柔性。其中，最關(guān)鍵的措施便是采用高速切削加工技術(shù)。



1．何謂高速切削



有關(guān)高速切削的含義，目前尚無統(tǒng)一的認識，迄今有三種觀點：①切削速度很高，通常認為其速度超過普通切削的5～10倍；②機床主軸轉(zhuǎn)速很高，一般將主軸轉(zhuǎn)速在10000～20000r/min以上定為高速切削；③進給速度很高，通常達15～50m/min。德國Schulz教授于1992年在CIRP上提出了高速切削(HSM)及其涵蓋的范圍。他提出的過渡區(qū)(Transition)即為通常所謂的高速切削范圍，也是汽車制造相關(guān)技術(shù)人員所期待的或者可望實現(xiàn)的切削速度。HSM也可視為超高速切削范圍。



2．高速切削加工的目標



高速切削是實現(xiàn)高效率制造的核心技術(shù)，工序的集約化和設(shè)備的通用化使之具有很高的生產(chǎn)效率�？梢哉f，高速切削加工是一種不增加設(shè)備數(shù)量而大幅度提高加工效率所必不可少的技術(shù)。



高速切削加工的優(yōu)點在于：①提高生產(chǎn)效率；②提高加工精度；③降低切削阻力。但隨之也出現(xiàn)了值得注意的事項：①機床的耐用度降低；②工具壽命縮短；③排屑性能下降。解決上述問題是進一步發(fā)揮高速高效率加工的重要攻關(guān)課題。



3．高速切削的適用領(lǐng)域



(1)高效柔性生產(chǎn)線



日產(chǎn)汽車公司高效率柔性生產(chǎn)線的設(shè)計方案具有如下特點：①小型化；②柔性突出；③易于轉(zhuǎn)變加工內(nèi)容；④多列化。這是一種全新設(shè)計的FTL(Flexible Transfor Line)生產(chǎn)線。



(2)模具加工



為了盡快適應(yīng)新車型的需要，汽車車體的軋制模具和樹脂防沖擋的成形模具等均必須縮短制作周期和降低生產(chǎn)成本。模具的制作應(yīng)比汽車零部件的生產(chǎn)先走一步，因此，必須下大力推進模具生產(chǎn)高速化的進程。日產(chǎn)汽車公司為此早已采用CBN立銑刀進行高速高精度加工。高速高精度加工的目標大致包括兩個方面：①與過去的精加工相比，進一步實現(xiàn)高精度化，此項加工必須滿足表面粗糙度、彎曲度的精度要求，為此應(yīng)施以適當?shù)氖止ぞ�修加工。②由于切削速度的極大提高，與過去的精加工工序相比，加工周期應(yīng)大幅度縮短。



高速切削加工技術(shù)現(xiàn)狀



本文只簡要介紹高速切削加工必不可少的技術(shù)因素，詳細的機理分析留待有關(guān)專家去闡述。