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高速銑削加工(gōng)在汽車(chē)發動機的加工(gōng)應用(yòng)
發布時間：
2019-08-22
高速銑削加工(gōng)在汽車(chē)發動機的加工(gōng)應用(yòng)傳統的發動機缸體(tǐ)、缸蓋銑削加工(gōng)大量采用(yòng)專機生産(chǎn)線(xiàn)，生産(chǎn)效率低下、生産(chǎn)節拍慢，生産(chǎn)成本高，如今，随着新(xīn)設備、新(xīn)工(gōng)藝的不斷采用(yòng)，發動機缸體(tǐ)、缸蓋的銑削加工(gōng)逐漸采用(yòng)數控高速加工(gōng)中(zhōng)心以替代這些傳統的專機生産(chǎn)線(xiàn)，向着高速銑削的方向發展，許多(duō)加工(gōng)中(zhōng)心機床的主軸轉速已可(kě)達數萬轉。另外，為(wèi)了提高生産(chǎn)效率，逐步減少或合并加工(gōng)工(gōng)序，如取消半精(jīng)加工(gōng)、粗加工(gōng)後直接進行精(jīng)加工(gōng)、面粗銑後一次
高速銑削加工(gōng)在汽車(chē)發動機的加工(gōng)應用(yòng)
傳統的發動機缸體(tǐ)、缸蓋銑削加工(gōng)大量采用(yòng)專機生産(chǎn)線(xiàn)，生産(chǎn)效率低下、生産(chǎn)節拍慢，生産(chǎn)成本高，如今，随着新(xīn)設備、新(xīn)工(gōng)藝的不斷采用(yòng)，發動機缸體(tǐ)、缸蓋的銑削加工(gōng)逐漸采用(yòng)數控高速加工(gōng)中(zhōng)心以替代這些傳統的專機生産(chǎn)線(xiàn)，向着高速銑削的方向發展，許多(duō)加工(gōng)中(zhōng)心機床的主軸轉速已可(kě)達數萬轉。另外，為(wèi)了提高生産(chǎn)效率，逐步減少或合并加工(gōng)工(gōng)序，如取消半精(jīng)加工(gōng)、粗加工(gōng)後直接進行精(jīng)加工(gōng)、面粗銑後一次精(jīng)銑達到要求，且在粗銑中(zhōng)盡可(kě)能(néng)多(duō)地切除加工(gōng)餘量、然後進行一次精(jīng)加工(gōng)保證加工(gōng)尺寸和形狀、位置精(jīng)度及表面加工(gōng)質(zhì)量。
随着數控設備與高速銑削工(gōng)藝的推廣使用(yòng)，數控刀(dāo)具(jù)材料也發生了巨大變化。近年來，在發動機缸體(tǐ)、缸蓋加工(gōng)中(zhōng)主要采用(yòng)以硬質(zhì)合金材料為(wèi)主的各種銑刀(dāo)代替了傳統的高速鋼刀(dāo)具(jù)，銑削速度大幅提高，加工(gōng)效率提高了數倍，為(wèi)銑削加工(gōng)全面進入高速銑削階段起到了重要作(zuò)用(yòng)。随着塗層技(jì )術的發展，硬質(zhì)合金刀(dāo)具(jù)的耐磨性和韌性得到了大幅度的提高，目前，國(guó)外硬質(zhì)合金可(kě)轉位刀(dāo)片的塗層比例已達70%以上。
另外，随着陶瓷材料組成結構和壓制工(gōng)藝的不斷改進，陶瓷和金屬陶瓷刀(dāo)具(jù)材料品種增多(duō),強度和韌性逐步提高,擴大了應用(yòng)領域和加工(gōng)範圍,在發動機灰鑄鐵缸體(tǐ)、缸蓋的精(jīng)加工(gōng)、半精(jīng)加工(gōng)中(zhōng)能(néng)夠代替硬質(zhì)合金,切削速度可(kě)達硬質(zhì)合金刀(dāo)具(jù)的2-5倍，提高了加工(gōng)效率和産(chǎn)品質(zhì)量。
近年來，随着發動機缸體(tǐ)、缸蓋銑削加工(gōng)向更高的銑削速度發展，硬質(zhì)合金刀(dāo)具(jù)與陶瓷刀(dāo)具(jù)已難以滿足使用(yòng)要求，特别是當銑削速度達到5000m/min以上時，聚晶金剛石（PCD）和聚晶立方氮化硼（PCBN）将成為(wèi)迄今發現、可(kě)供選擇的兩種超硬刀(dāo)具(jù)材料。
PCD刀(dāo)具(jù)材料具(jù)有(yǒu)高硬度、高耐磨性、高導熱性及低摩擦系數等特點，在端面銑削鋁合金缸體(tǐ)、缸蓋時，可(kě)實現高速、高精(jīng)度、高穩定性加工(gōng)，如采用(yòng)鋁基體(tǐ)刀(dāo)盤、直徑為(wèi)100mm六齒高速銑刀(dāo)，最高切削速度可(kě)達7000m/min，且使用(yòng)壽命很(hěn)長(cháng)。
PCBN材料的硬度僅次于金剛石，與鐵的反應呈惰性，特别是其紅硬性好，在1000多(duō)度的高溫下仍能(néng)保持其硬度和良好的切削性能(néng)，适應高速銑削的需要，在灰鑄鐵缸體(tǐ)、缸蓋加工(gōng)中(zhōng)獲得了良好的應用(yòng)效果，能(néng)夠實現“以銑代磨”，與硬質(zhì)合金刀(dāo)具(jù)相比，其切削速度可(kě)提高一個數量級。
整體(tǐ)PCBN刀(dāo)具(jù)在高速銑削發動機灰鑄鐵缸體(tǐ)、缸蓋中(zhōng)的應用(yòng)
PCBN是将精(jīng)選的CBN晶體(tǐ)在高溫高壓下燒結而成的超硬材料。影響PCBN 刀(dāo)片性能(néng)的主要因素為(wèi)CBN的含量、晶粒尺寸和粘結劑種類。CBN含量主要影響PCBN的硬度和耐磨性，含量越高，PCBN的硬度和耐磨性越高；CBN的晶粒尺寸影響PCBN的耐磨性和抗破損性，晶粒尺寸越大，耐磨性約好，而抗破損能(néng)力越弱；PCBN中(zhōng)的粘結劑有(yǒu)金屬粘結劑（Co、Ni、Ti、Al等）和陶瓷粘結劑（TiC、TiN、Al2O3等），一般加金屬粘結劑的PCBN刀(dāo)片具(jù)有(yǒu)較好的韌性，而加陶瓷粘結劑的PCBN刀(dāo)片具(jù)有(yǒu)較高的耐熱性。
目前，PCBN刀(dāo)具(jù)坯料可(kě)分(fēn)為(wèi)兩大類:一類是整體(tǐ)聚晶體(tǐ)，由無數細小(xiǎo)的CBN單晶體(tǐ)在高溫高壓下燒結而成；另一類是以硬質(zhì)合金為(wèi)基體(tǐ)、高溫高壓下在其表面燒結一層CBN微粉制成的複合片。PCBN複合片将PCBN材料的高硬度、高導熱性及高熱化學(xué)穩定性和硬質(zhì)合金基體(tǐ)的強度與韌性結合在一起，因而具(jù)備較高的耐磨性和一定的抗沖擊破損能(néng)力。但随着切削速度的提高，切削過程中(zhōng)産(chǎn)生大量的切削熱，而硬質(zhì)合金和PCBN材料的熱膨脹系數差别太大，在高溫下容易導緻脫層，從而影響PCBN 複合片的抗沖擊破損能(néng)力。
PCBN材料的發展過程是由複合片發展到整體(tǐ)式刀(dāo)片,PCBN材料中(zhōng) CBN含量達90%、硬度高、紅硬性好，切削加工(gōng)時有(yǒu)很(hěn)好的耐磨性和高的熱穩定性；形狀為(wèi)整體(tǐ)式，使刀(dāo)片具(jù)有(yǒu)高的機械強度，可(kě)用(yòng)于斷續切削，在加工(gōng)鑄鐵材料時具(jù)有(yǒu)很(hěn)高的刀(dāo)具(jù)壽命。
采用(yòng)PCBN材料銑削發動機缸體(tǐ)平面，不僅大大提高了發動機缸體(tǐ)的加工(gōng)效率，而且節省了大量的設備投資，提升了發動機生産(chǎn)線(xiàn)的柔性度。
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