刀具應用案例分析

（1）KSCM-AluMill面銑刀

    在缸體和缸蓋生產(chǎn)線，我們將肯納KSCM-AluMill面銑刀用于鋁合金缸體和缸蓋的平面銑削加工。此刀具由鋼制刀盤和鋁制刀體組成，在保證足夠剛性的前提下減輕了重量，而且雙金屬結(jié)構(gòu)也減少了加工振動。該刀具具有高金屬去除率、低加工毛刺及高加工效率等特點，非常適用于高速切削。KSCM-AluMill面銑刀有5種形式的刀夾，不同刀夾相互搭配用于粗銑和精銑，可達到不同的表面粗糙度，也可同時安裝粗銑和精銑刀夾，粗精加工一次完成，縮短加工時間，提高工作效率。

    實際加工中我們選用了適用于加工低硅鋁合金，具有高耐磨性、高壽命的KD1415和KD1420兩種PCD切削材料刀夾。KD1415刀片硬度較高，適于加工余量均勻，硬度一致的表面，因此將其用于缸體、缸蓋上下和前后表面的精加工；KD1420刀夾，刀片韌性較好，適用于余量不均勻，硬度不一致的表面，將其用于粗加工。精加工后，缸體、缸蓋上下面、前后面等大平面的平面度誤差最大不大于0.02mm，最小達到0.0034mm，平均平面度誤差不大于0.01mm，表面粗糙度低于Ra0.8，加工節(jié)拍滿足要求。KSCM-AluMill面銑刀更換刀夾時，僅做軸向調(diào)整，不需要徑向調(diào)整，具有調(diào)整方便、調(diào)整時間短和調(diào)整精度高的特點，在長城公司實際使用時實現(xiàn)了軸向調(diào)整偏差不大于0.003mm，使切削負荷均勻分布到每個刀齒上，有效地延長了刀具壽命。經(jīng)幾個月的試加工，KSCM-AluMill面銑刀鋁合金加工效果良好。

    僅舉缸體頂、底面精銑為例，頂面精銑刀盤Φ100、Z12（9個精銑刀夾、3個修光刀夾），修光量0.008＋0.002mm，整體焊接PCD刀片；加工參數(shù)：V＝2500m/min，fz=0.12mm/z，Vf＝11.5m/min；精銑后實測試件，表面粗糙度Ra0.8，平面度誤差＜0.004，節(jié)拍滿足要求。底面精銑刀盤Φ200、Z24（18個精銑刀夾，6個修光刀夾），加工參數(shù)：V＝2500m/min，fz=0.12mm/z，Vf=14.3m/min；加工后實測試件，表面粗糙度Ra0.8，平面度＜0.004mm，節(jié)拍滿足要求。

    （2）復合加工刀具

    復合加工是提高加工效率的一個非常有效的手段，幾個加工內(nèi)容用一把刀在一次加工中完成，減少了換刀次數(shù)，節(jié)約了輔助時間，提高了生產(chǎn)效率。階梯鉆是最簡單也是最常見的一種復合加工刀具，帶倒角刃的鉆頭就是最簡單的階梯鉆。在缸體、缸蓋孔系加工中，孔口需要倒角的鉆孔加工都選用了這種簡易階梯鉆，取得了良好的效果。例如，肯納直槽180°頂角TX階梯鉆頭，鉆孔時徑向力幾乎為零，4條直線刃帶沿圓周對稱分布，導向性好，兼具修光作用，使鉆孔的直線度和位置度得到大幅提高。缸體和缸蓋孔系加工中，選用的另一種復合鉆頭是圓周均布3個切削刃的TF鉆頭，它鉆芯比二刃鉆頭厚、強度高，彌補了硬質(zhì)合金韌性差的弱點；刀尖前端特殊形狀，可自動定心，不需加工中心孔；切削刃多使每轉(zhuǎn)進給量增大（切鋁時可達20m/min），強度高，可進行高速切削（切鋁時最高可達1000m/min），從而大幅度縮短了加工時間，提高了加工效率，尤其適于深孔加工，尺寸精度最高可達H9，位置精度最高可達±11μm，粗糙度Rz20～25。

    在長城曲軸生產(chǎn)線，選用了肯納整體硬質(zhì)合金SE階梯鉆頭，與普通高速鋼鉆頭相比有更高的鉆孔圓度，高速鋼鉆頭的鉆孔圓度最高可達到20μm，而SE鉆頭的鉆孔圓度僅為前者的1/5。按照這一鉆孔形狀精度，我們完全可以考慮免去擴孔這一工序，在某種場合，甚至可以替代要求不高的鉸孔（譬如擠壓螺紋的螺紋底孔）。這種鉆頭的特點是橫刃修磨的較短，可減少軸向力近50％；鉆芯附近前角為正值，因此切削刃更鋒利；槽形為拋物線型，鉆芯厚度更大，鉆頭強度更高、剛性更強；有兩個噴油冷卻孔，冷卻條件好；圓弧形切削刃和排屑槽型布置合理，便于切屑斷裂成小塊順利排出。該鉆頭用于曲軸前后端鉆孔，效果良好。

    （3）精密孔加工刀具

    現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展對孔的尺寸精度、幾何形狀及表面粗糙度提出了更高的要求，尤其是汽車工業(yè)，即要求高精度又要求大批量，因而迫切需要高效率的精密孔加工刀具。金剛石鉸刀正是適應這種需要而發(fā)展起來的一種精密刀具。在缸蓋生產(chǎn)線導管和座圈底孔等工位，使用了肯納多刃整體焊接PCD鉸刀；缸體缸蓋定位孔的精加工，使用了肯納Bencere分體式可轉(zhuǎn)位PCD鉸刀，實現(xiàn)了高速高效切削，充分發(fā)揮了高速加工中心的性能，大大提高了加工效率�，F(xiàn)場實際抽測部分產(chǎn)品?8、?10和?13三組孔，尺寸變動范圍在0.014之內(nèi)，尺寸精度最大誤差不到公差的60％，平均誤差小于0.005mm，孔的表面粗糙度＜Ra0.8。

    缸體曲軸孔精加工和缸蓋凸輪軸孔精加工使用了肯納Bencere QUATTRO-CUT刀具，4刃可轉(zhuǎn)位刀片安裝在高精度鋸齒狀刀窩中，尺寸精度控制在μ級。與傳統(tǒng)分體式可轉(zhuǎn)位刀具相比，QUATTRO-CUT刀具只需調(diào)整刀片徑向高度，不需要調(diào)整刀片背錐，縮短了調(diào)整時間。按抽測記錄，精鏜曲軸孔。尺寸精度加工誤差＜0.018mm，同軸度誤差＜0.016mm，最小誤差僅0.0021mm，粗糙度＜Ra1.6； 精鏜凸輪軸孔，同軸度誤差＜0.007，最小誤差為0.0014mm，圓度誤差＜0.002mm，位置度誤差＜0.063，最小誤差為0.0148mm，尺寸精度偏差＜0.018mm，最小偏差為0.0044mm。兩組孔的加工都能滿足節(jié)拍要求，試加工至今已累計生產(chǎn)幾百件，效果良好。

    （4）缸孔和曲軸加工刀具

    長城公司缸體生產(chǎn)線上的缸體，缸孔鑲鑄鑄鐵缸套，缸孔粗加工是大余量的鑄鐵加工，需要刀具有高的強度和韌性，經(jīng)仔細斟酌使用了肯納Fix-Perfect刀具。Fix-Perfect刀具系統(tǒng)是一個不同正負角組合的產(chǎn)品系列，其特點在于：刀片負的徑向前角和正的軸向前角，正的軸向前角減小了軸向切削力，并且與負的徑向前角形成了很好的剪切作用，便于斷屑。正的軸向前角使切削力向著主軸，使銑刀工作更穩(wěn)定；而且，負的徑向前角能使最早切入工件的“沖擊點”離開刀尖，對刀尖起保護作用。刀片立裝，刀刃的下部有較強的實體支承，增加了刀刃強度。Fix-Perfect刀具加工精度、表面粗糙度都不錯，惟一不足就是壽命太低。

    在曲軸生產(chǎn)線上，主軸頸及前后端軸頸的加工全部使用了KM工具系統(tǒng)。KM工具系統(tǒng)由美國肯納金屬（Kennametal）公司及德國WIDIA公司聯(lián)合研制，其基本形狀與HSK很類似，也是采用了1:10的空心短錐配合和雙面定位方式。其主要的差別在于夾緊機構(gòu)的不同，KM刀柄是使用鋼球斜面鎖緊，夾緊時鋼球沿拉桿凹槽的斜面被推出，卡在刀柄上的鎖緊孔斜面上，將刀柄向主軸孔拉緊，刀柄產(chǎn)生彈性變形使刀柄端面與主軸端面貼緊。KM工具系統(tǒng)具有高剛度、高精度、快速裝夾和維護簡單等優(yōu)點。試驗證實，KM刀柄的動剛度比HSK系統(tǒng)更高。

    在曲軸主軸頸、前后端軸頸的車削加工中使用了KC9315等涂層硬質(zhì)合金刀片，該刀片CVD復合涂層中有很厚的K-MTCVD氧化鋁層，抗磨損性能極佳，厚的KMT CVD TiCN涂層確保了長壽命，可以進行高速連續(xù)切削或者輕微斷續(xù)切削，特別適合加工灰口鑄鐵或延展性鑄鐵。在曲軸加工中切削速度達到223m/min，節(jié)拍滿足要求，實現(xiàn)了高速、高效加工。