刀具在汽車模具加工中的應(yīng)用

1．各國(guó)汽車模具加工狀況

（1）美國(guó)

    受日本、亞洲低價(jià)格，高質(zhì)量模具大量涌入的影響，全行業(yè)面臨非常嚴(yán)峻的局面。如何縮短供貨周期成為企業(yè)面臨的關(guān)鍵問(wèn)題。為了降低毛坯采購(gòu)成本，在交期上發(fā)揮地理優(yōu)勢(shì)，因而多采用鑲塊構(gòu)造設(shè)計(jì)模具。另外，由于工會(huì)等約束，除BIG3相關(guān)大型廠家有開(kāi)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(shí)間里，如何更快地進(jìn)行加工，也就是說(shuō)提高生產(chǎn)加工性為最優(yōu)先課題。與日本相比，美國(guó)相對(duì)來(lái)說(shuō)切削加工條件非常嚴(yán)酷。一般來(lái)說(shuō)，切削速度較高，為日本的1.5倍左右，而進(jìn)給則達(dá)2~3倍。切削深度與中國(guó)相近，為日本的2~5倍。

    從沖壓模行業(yè)來(lái)看，粗加工,由于設(shè)備更新極其緩慢，以10年左右的龍門(mén)機(jī)床為主流。鑄件開(kāi)粗加工刀具以球頭銑刀為主，刀柄多采用側(cè)固形式。因此要求刀具具有極高的耐崩刃性。同時(shí)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(shè)備為主，轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度都相對(duì)較低。最近有部分采用日本、歐洲產(chǎn)的高速加工機(jī)床（MAX25,000/min），采用KM刀柄以及熱脹夾持硬質(zhì)合金刀桿的方式進(jìn)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(xiàn)在仍然大部分采用EDM進(jìn)行精加工。電極大多內(nèi)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(chǎn)整體燒結(jié)金剛石“比夢(mèng)”銑刀非常有人氣。另外，直接用于高硬度加工的粗/精加工設(shè)備投資也逐漸活躍。出現(xiàn)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(yù)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(dá)到“取消打磨”直接加工成鏡面效果的目標(biāo)。

（2）歐洲

    嚴(yán)峻的局面與美國(guó)相似，但EU圈內(nèi)相互供給關(guān)系，相互連帶感很強(qiáng)，其模具制造有其一定的封閉性，所以行業(yè)的危機(jī)感并不很強(qiáng)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(duì)來(lái)說(shuō)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(jìn)而模具本體非常龐大。從加工設(shè)備而言，均擁有較先進(jìn)的機(jī)床，大型汽車廠附屬模具廠均有產(chǎn)FMS生產(chǎn)線（帶有ATC+AWC+AGV）。保證從星期天1PM到星期六7PM進(jìn)行無(wú)人運(yùn)轉(zhuǎn)。

    粗加工與精加工設(shè)備分別配備，設(shè)備以龍門(mén)機(jī)床配置MT刀柄為主流。刀具則漸漸從球頭刀向圓角刀盤(pán)轉(zhuǎn)移。盡管一次的切深雖然不大，但刃數(shù)多，可獲取較高的進(jìn)給。同時(shí)對(duì)機(jī)床的負(fù)擔(dān)也比較小。

    精加工則普遍采用歐洲產(chǎn)5軸高速加工中心(HSK63，max25,000min-1),實(shí)際加工采用10,000/min，F(xiàn)=12,000mm/min左右的加工條件)，以及熱脹刀柄和硬質(zhì)合金刀桿，通過(guò)高速加工達(dá)到“取消打磨”的目的。

    塑料模則多從方塊毛坯開(kāi)始加工，以P20類預(yù)硬鋼為主，設(shè)備多為12,000-15,000 min-1左右的加工中心。粗精加工在同一臺(tái)設(shè)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(dá)到“取消打磨”，直接加工成鏡面。

    鍛造、壓鑄模則主要以預(yù)硬鋼（45-55HRC）為主，大多采用機(jī)夾式圓角端銑刀進(jìn)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(zhì)多為FC300(HT300)和GM材質(zhì)（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(kāi)始使用HPM/NAK/SKD等模具鋼。并均以鑲塊的形式運(yùn)用在鑄造基體上。但無(wú)論是整件鑄件，還是鑲塊，其制作水平大大優(yōu)于其他國(guó)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(shè)備以龍門(mén)機(jī)床為主，粗精加工分別配備。粗加工多采用較老的設(shè)備，特別是俄羅斯、捷克產(chǎn)設(shè)備，價(jià)格低廉，剛性高，為廣大客戶所青睞。而精加工均采用日本產(chǎn)的龍門(mén)加工中心。最高轉(zhuǎn)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(kāi)始加工、材料以NAK等預(yù)硬鋼為主，設(shè)備多為15,000-25,000min-1的加工中心。粗精加工在一臺(tái)設(shè)備上進(jìn)行、要求刀具切削阻力低、進(jìn)給快，以提高加工效率。粗加工刀具以大進(jìn)給方角刀盤(pán)為主，切深不大，但進(jìn)給非常快。精加工主要以球頭刀和圓角端銑刀為主，多數(shù)是將模具直接加工成鏡面。

    鍛造模、壓鑄模多從方塊材開(kāi)始加工、材料以SKD、NAK、HPM淬硬鋼(HRC45～55)為主，設(shè)備多為15,000-25,000min-1的加工中心。粗精加工在一臺(tái)設(shè)備上進(jìn)行、要求刀具切削阻力低、進(jìn)給快以提高加工效率。壓鑄模：粗加工刀具以大進(jìn)給刀盤(pán)為主，精加工主要以大進(jìn)給整體圓角端銑刀為主、輔之以球頭刀，多數(shù)是將模具直接加工成鏡面。鍛造模：粗精加工使用同一把刀、多為新開(kāi)發(fā)的大進(jìn)給整體圓角端銑刀。一般是在高硬度狀態(tài)下直接進(jìn)行加工。實(shí)際目的是采取高速加工達(dá)到“取消打磨”。

    一般來(lái)說(shuō)，日本模具與歐洲的最大的區(qū)別在于其功能多樣化且結(jié)構(gòu)緊湊。在模具加工過(guò)程中對(duì)制造周期和加工成本控制得非常嚴(yán)。因此，各廠家對(duì)設(shè)備、刀具及其接口裝備選取較其他國(guó)家更趨于合理化。就刀柄與機(jī)床的連接來(lái)看：

    傳統(tǒng)方式為一般機(jī)床主軸采用BT標(biāo)準(zhǔn)（MAS 403/JIS 6399）刀柄。其夾緊方式包括彈簧夾套、無(wú)扁尾帶螺釘鎖緊莫式炳、復(fù)合柄（C508）等。