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刀具知识

刀具

“多刀改一刀”：工序集中要求尽量减少换刀次数和刀具数量，以提高生产效率。为此，多采用复合刀具，主轴承后阶孔粗加工采用1个铣/镗组合刀具，锥孔加工采用铣-铰复合刀具等。

“一刀多用”：采用大螺旋刃玉米铣刀，一是粗铣节臂、减振器两处的两个侧面；二是用玉米铣刀副刃铣削平面。

另外，用整体硬质合金立铣刀精铣侧表面，表面粗糙度达Ra1.6以上，取得了不错的成果。山高公司为该线提供的刀具能够满足转向节轴承孔H7精度、表面粗糙度Ra1.6的要求。

7．机床。

针对转向节粗、精加工工序相对集中，加工球墨铸铁，粗加工的毛坯余量大的特点，该生产线选用欧马公司的12台MVC-1100B立式加工中心为主要设备。该机床具有超大立柱，Y向四轨，主轴直径φ100mm，BT50刀柄，机床刚性强。为此线专选用SIEMENS

1PH7163型号的主轴电机ne=500r/min，M=229/344Nm（100%/40%），N=12/18kW（100%/40%）（100%/40%是一个负荷范围，在此范围内能满足低速大扭矩的加工要求），有意增加主轴低速大扭矩，能很好地满足该件重负荷的加工。

数控系统为SIEMENS 810D系统，可以满足转向节工艺要求的主轴定向、刚性攻丝、刀臂式刀库要刀、第四轴等功能。

8．生产线布局灵活，易于管理，经济实惠。

结语

我们用敏捷柔性的生产理念建立的生产线适合于市场多样化，汽车零件多品种、变批量的需求现状。在这种理念下技术方面首先要对工件进行分门分类，敏捷柔性生产线要求工艺方案、设备－工装－刃具等对多种工件（类同件）有很强的包容性。工艺上要求工序集中，降低中间流通环节；对设备要求数控化、高速、和高刚性；对夹具要求模块化，有快速调整、更换的能力；对刀具要求为复合刀具，以提高加工效率。

***管理方面要求贯彻“一次规划，分步实施，滚动发展”的指导方针。这非常适合我国国情。“一次规划”可以降低设备***的盲目性，根据生产零件的品种、数量需求分一次或几次对设备－夹具－刀具进行***，降低***风险。分步实施过程中又可以对前次方案、对夹具－刀具进行合理地修正和改进，在生产线项目运行过程中求进步、求发展。

该生产线经实践证明是可行的，使我公司在变化的市场需求中具备了极快的反应能力。

2

发动机作为汽车的核心零部件，不仅结构复杂，机加工难点也较多。如何在质量精益求精的基础上进一步提升加工效率，成为各大刀具供应商要攻克的目标。

近年来，中国汽车工业蓬勃发展，产量逐年稳中有升，特别是占比重较大的轿车市场呈现出持续稳定的发展态势，直接或间接地对各大整车厂及零部件企业提出了更高的要求，在质量精益求精的基础上进一步提升加工效率。同时，为实现汽车轻量化，从提供基础零部件的厂商到整车生产企业，都在积极探索新材料和新工艺。这些在给装备制造商带来更多机遇的同时也提出了新的挑战。

成立于1876年的蓝帜金属加工技术集团（LMT集团）由6家有明刀具生产企业强强联合而成，其研发和生产的刀具产品各有所长，能够为汽车制造业提供的产品以及合理的解决方案。本文***介绍了LMT集团下属Kieninger公司针对发动机制造领域的心技术及应用。

的面铣系统

轿车发动机，特别是小排量的气由机，从省油及的角度出发，其缸体、缸盖多采用铝合金，如AlSi9Cu3、GD-AlSi7等材质。而铣削占缸体、缸盖机加工量的40%左右，因此，提高铣削效率对于提升整个缸体、缸盖的机加工效率作用尤为显著。出于此种目的，Kieninger公司开发了新型高速面铣系统——Feed-Jet高速面铣系统，特点是：密齿性设计(刀盘直径125mm，标准配置18个齿)；齿条型夹紧结构及钢制刀盘；U级精度调整；易维护式结构设计；可修磨换齿，反复使用(重复使用可达6次)；铝合金粗铣、精铣皆适用；通过更换成CBN切削刃，可实现对铸铁的精加工。

Feed-Jet不但具备高速、的优势，同时由于可修磨及重复使用的特性，又给客户带来了极大的经济性，因此是一个经济的铣削系统，特别适合发动机缸体、缸盖的铝合金铣削。某国际发动机厂使用Feed Jet（φ100mm，切削齿数16个），采用如下切削参数：n=11000r/min，vc=3455m/min，fz=0.07mm/z，vf=11500mm/min，ap=0.5mm，在双主轴专机上加工缸盖（铝合金GD-AlSi 7），在刀片未进行修磨的状态下，刀具寿命可达15000件，较之前使用的刀具寿命翻了3倍，且工件表面粗糙度好（Rz 6.3um），加工节拍提高30%。

粉末冶金

粉末冶金是制取金属或用金属粉末（或金属粉末与非金属粉末的混合物）作为原料，经过成形和烧结，制作金属资料、复合资料以及各种类型制品的工艺技能。广义的粉末冶金制品业涵括了铁石刀具、硬质合金、磁性资料以及粉末冶金制品等。狭义的粉末冶金制品业仅指粉末冶金制品，包括粉末冶金零件(占绝大部分)、含油轴承和金属射出成型制品等。

工艺特点

1、 制品的致密度可控，如多孔资料、好密度资料等；

2、 晶粒细小、显微安排均匀、无成分偏析；

3、 近型成形，原资料利用率＞95%；

4、 少无切削，切削加工仅40~50%;

5、 资料组元可控，利于制备复合资料；

6 、制备难溶金属、陶瓷资料与核资料。

工艺基本流程

1、制粉

制粉是将原料制成粉末的进程，常用的制粉办法有氧化物还原法和机械法。

2、混料

混料是将各种所需的粉末按必定的比例混合，并使其均匀化制成坯粉的进程。分干式、半干式和湿式三种，分别用于不同要求。

3、成形

成形是将混合均匀的混料，装入压模重约束成具有必定形状、尺寸和密度的型坯的进程。成型的办法基本上分为加压成型和无压成型。加压成型中运用多的是模压成型。

4、烧结

烧结是粉末冶金工艺中的关键性工序。成型后的压坯经过烧结使其得到所要求的终物理机械性能。烧结又分为单元系烧结和多元系烧结。除普通烧结外，还有松装烧结、熔浸法、热压法等特别的烧结工艺。

5、后处理

烧结后的处理，可以根据产品要求的不同，采纳多种方法。如精整、浸油、机加工、热处理及电镀。此外，近年来一些新工艺如轧制、锻造也运用于粉末冶金资料烧结后的加工，获得较理想的效果。

首要运用

粉末冶金产品的运用规模非常广泛，从普通机械制作到精密仪器；从五金工具到大型机械；从电子工业到电机制作；从民用工业到军事工业；从一般技能到高技能，均能见到粉末冶金工艺的身影.

gt;gt;gt;gt;典型运用-轿车行业

轿车上很多运用了粉末冶金零部件

1.发动机部件

为了提高燃油经济性与控制排放，轿车发动机的工作条件变得愈加严格。运用粉末冶金的阀座、阀导向、VCT和链轮等，可以具备高强度、高耐磨损性和尤秀的耐热性。

进、排气门座

齿轮

2.变速器部件

将近终成形的同步器齿环与两层冲突资料和高强度资料相结合，制作了世界上地一个离合器毂。此外，经过高温烧结的办法，制作了高强度的零部件，如手柄式换挡齿轮和换挡拨叉。

轿车中粉末冶金变速器部件首要有：同步器轮毂、同步器环、泊车部件、列移位部件和控制杆等

同步器锥环

3、减振器部件

轿车、摩托车的减振器中，活塞杆及活塞导向阀等都是重要的零部件。考虑到减振器的安稳阻尼力，运用粉末冶金零件，具有高精密薄板表面，可以削减冲突，确保操作的安稳性，提高乘坐舒适性。

减震器零件

一个视频简略的介绍了传统粉末冶金全进程 从车材变粉末然后约束烧结加工终成为轿车零件，由GKN制作。

gt;gt;gt;gt;典型运用-航空航天工业

航空工业中所运用的粉末冶金资料，一类为特别功用资料，如冲突资料、减磨资料、密封资料、过滤资料等等，首要用于飞机和发动机的辅机、仪表和机载设备。另一类为高温高强结构资料，首要用于飞机发动机主机上的重要结构件。

航空刹车副-BY2-1587

航空过滤器

航空发动机用高压涡轮粉末盘（航空报图片）

gt;gt;gt;gt;典型运用-家用电器

有些家用电器资料和零件只能用粉末冶金办法来制作，如冰箱压缩机洗衣机、电风扇等中的多孔自润滑轴承；有些家用电器资料和零件用粉末冶金办法来制作质量更好、价格更低，如家用空调排风扇和吸尘器中的杂乱形状齿轮和磁体等。

家用电器粉末冶金零件

典型运用-消费电子

gt;gt;gt;gt;典型运用-电动工具

电动、电气工具零件

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键槽铣刀向心角对加工质量的影响

航天壁板产品是选用数控铣削的方法，在铝板上加工各种规格关闭平底下陷而成。因为下陷多为关闭结构，且尺度较小，加工中选用端面切削刃过刀具中心的两刃键槽铣刀，以方便沿刀具轴向进给直接下刀进行加工。可是键槽铣刀端面切削刃一般具有向心角，在铣削关闭下陷时会形成加工底面残留，影响产品质量。

本文经过切削实验和理论剖析，研究键槽铣刀向心角对加工底面的影响、键槽铣刀向心角受关闭下陷尺度的影响，终究制定了键槽铣刀加工关闭下陷的选刀准则，有效处理了航天壁板关闭下陷加工底面残留问题，提高了产品质量。

1.键槽铣刀根本结构

键槽铣刀是一种铣削刀具，主要用于加工键槽和关闭下陷。为了克服径向切削力的影响，键槽铣刀规划为两个相互对称刀刃。铣削时两个刀刃上的切削力矩构成力偶，径向力相互抵消。键槽铣刀柱面和端面上都有切削刃，端面切削刃过刀具中心，因而能沿刀具轴向进给铣削，具有插钻功能，可以直接加工关闭下陷。而立铣刀一般具有3个以上刀刃，端面中心一般带中心孔，因而不能沿刀具轴向进行铣削，不能直接加工关闭下陷，主要用于半关闭或开放式的加工。键槽铣刀实际上属于一种特殊的立铣刀。

键槽铣刀做径向进给铣削时，柱面切削刃为主切削刃，端面切削刃为副切削刃；做轴向进给铣削时，端面切削刃为主切削刃，柱面切削刃为副切削刃。为了下降轴向进给时切削抗力、减小径向进给时切削刃与已加工外表的冲突，键槽铣刀一般规划有1.5°～3°的端面切削刃向心角。图1所示为SANDVIKCoromant键槽铣刀的向心角。键槽铣刀的向心角在进行半关闭或开放式加工时不会对加工底面形成影响，可是在进行关闭加工时因为沿刀具轴向进给铣削会对加工底面形成影响。

2.向心角对加工底面影响剖析

（1）向心角对加工底面影响。经过选用φ20mm向心角键槽铣刀和φ20mm平底键槽铣刀别离铣削关闭平底下陷，经过实验比照来验证端面切削刃向心角对加工底面的影响。所用键槽铣刀如图2所示。在帕莱克对刀仪上对向心角键槽铣刀的端面切削刃向心角进行丈量，端面切削刃均匀向心角为5°。

选用φ20mm向心角键槽铣刀和φ20mm平底键槽铣刀别离铣削边长L1=25mm、L2=25mm、深h=3mm的关闭平底下陷，实验成果如图3所示。图3左边为向心角键槽铣刀铣削后的成果，可见加工底面中心方位存在显着的锥塔状残留。图3右侧为平底键槽铣刀铣削后的成果，可见加工底面光整无残留。

经过实验成果可见向心角键槽铣刀铣削关闭下陷时会在加工底面构成显着的切削残留，且无法经过优化走刀轨道来消除残留；而平底键槽铣刀铣削关闭下陷时加工底面光整无残留。

（2）下陷尺度对加工底面影响。选用图2中的5°向心角的φ20mm键槽铣刀别离铣削不同尺度的平底关闭下陷，经过剖析实验成果来取得底面残留与下陷尺度的关系。

选用5°向心角的φ20mm键槽铣刀别离铣削两个平底关闭下陷：边长L1=30mm、L2=30mm、深h=3mm；边长L1=30mm、L2=25mm、深h=3mm。实验成果如图4所示。图4左边为L1=30mm、L2=30mm关闭下陷的铣削成果，可见加工底面中心方位存在显着的锥塔状残留。图4右侧为L1=30mm、L2=25mm关闭下陷的铣削成果，可见加工底面中心方位相同存在显着的锥塔状残留。综上可见在L1=30mm（L1≥L2）的情况下，选用5°向心角的Φ20mm键槽铣刀铣削后底面存在残留现象，且无法经过优化走刀轨道来消除残留。

选用5°向心角的Φ20键槽铣刀别离铣削两个平底关闭下陷：边长L1=40mm、L2=40mm、深h=3mm；边长L1=40mm、L2=25mm、深h=3mm。实验成果如图5所示。图5左边为L1=40mm、L2=40mm关闭下陷的铣削成果，可见加工底面光整无残留。图5右侧为L1=40mm、L2=25mm关闭下陷的铣削成果，可见加工底面相同光整无残留。综上可见在L1=40mm（L1≥L2）的情况下，选用5°向心角的Φ20mm键槽铣刀铣削后底面不存在残留现象。

3.实验总结

键槽铣刀端面切削刃向心角使铣刀端面呈向心凹型，刀具中心是凹型的蕞低点。在铣削关闭下陷时，铣刀需***行轴向进给，再进行径向进给。因为铣刀端面呈凹型，轴向进给时会在铣刀中心方位的加工底面构成残留。径向进给时，跟着铣刀的移动，端面切削刃及刀尖会逐步切削铣刀中心方位的底面残留。可是当关闭下陷尺度较小时，铣刀径向进给受下陷尺度限制，在有限的走刀轨道中，铣刀端面凹型区域会存在必定堆叠，而且切削刃刀尖无法切削到堆叠区域，终究在加工底面构成残留，如图6所示。

当L1≥2D时（其中L1为关闭下陷长边，L2为关闭下陷短边，L1≥L2，D为键槽铣刀直径），刀具径向进给时，经过优化走刀轨道，可以使端面切削刃及刀尖充沛切削刀具中心方位的底面残留，从而消除加工底面残留。因而，当L1≥2D时，较大的键槽铣刀端面切削刃向心角不会对加工底面形成影响。当L1＜2D时，较大的键槽铣刀端面切削刃向心角会对加工底面形成影响，铣刀端面凹型区域会存在必定无法消除的堆叠，在加工底面构成残留，且切削残留无法经过完善走刀轨道来消除。所以在L1＜2D时，应考虑更换小直径的键槽铣刀或较小向心角的键槽铣刀，也可选用具有足够长度修光刃的键槽铣刀来加工关闭下陷，以避免加工底面发生残留。

4.结语

经过对键槽铣刀端面切削刃的向心角进行理论剖析，得出形成加工底面残留的原因。在剖析下陷尺度对加工底面残留影响的基础上，选用比照切削实验验证了理论剖析成果。终究得出定论：当L1≥2D时，键槽铣刀端面切削刃向心角不会对加工底面形成影响，可经过完善走刀轨道的方法处理加工底面残留问题。在此定论基础上总结出L1＜2D时选用键槽铣刀铣削关闭下陷的选刀准则。经过将研究成果应用到航天壁板产品的加工中，有效提高了选刀功率，同时处理了壁板关闭下陷加工底面残留问题，提高了产品质量和加工功率，可广泛用于各类关闭平底下陷的铣削加工。

螺纹是机械工程中常见的几何特征之一, 运用广泛。螺纹的加工工艺较多, 如根据塑性变形的滚丝与搓丝, 根据切削加工的车削、铣削、攻螺纹与套螺纹、螺纹磨削、螺纹研磨等。其中, 螺纹车削是单件或小批量生产常用的加工办法之一。作为数控车床, 螺纹车削加工是其根本功能之一。

1螺纹车削加工特色

　　螺纹数控加工不同于轮廓加工，其特色表现为：螺纹加工属于成形加工，同时参与的切削刃较长，易呈现啃刀与扎刀现象，一般均需多刀切削完成；为确保导程(或螺距) 准确，有必要要有适宜的切入与切出长度； 螺纹加工的牙型及牙型角根本由刀具形状确保，因而，刀具的形状与正确装置直接影响螺纹牙型的质量；螺纹加工时的进给量与主轴转速有必要保持严厉的传动比， 即F = Ph(mm/ r)，因而，加工时禁止运用恒线速度操控；螺纹切削加工的切削速度一般不高，以不呈现积屑瘤或刀具塑性损坏为原则。

2螺纹车削加工办法

　　螺纹存在右旋与左旋之分, 其加工办法与主轴转向、刀具方位与进给方向有关。以外螺纹为例, 其加工办法如图1所示。内螺纹的加工办法由读者自行分析。

图1 外螺纹加工办法

a)、d) 右旋螺纹　b)、c) 左旋螺纹

　　图1a 所示为常见的右旋螺纹加工办法, 主轴正转、前置正装或后置反装刀具、从右至左进给。若进给方向反向, 则为左旋螺纹加工, 如图1b 所示。

　　图1c 所示为左旋螺纹加工, 主轴反转、前置反装或后置正装刀具、从右至左进给。

　　若进给方向反向, 则为右旋螺纹加工, 如图1d 所示。

3 螺纹车削进刀办法

　　(1) 进刀办法　螺纹加工有必要多刀切削, 其进刀办法有以下几种, 如图2所示。

图2　进刀办法

a) 径向进刀　b) 侧向进刀　c) 改善式侧向进刀　d) 左右侧替换进刀

　　1) 径向进刀(图2a) 是基础的进给办法, 编程简单, 左、右切削刃后刀面磨损均匀, 牙型与刀头的吻合度高; 但切屑操控困难, 或许发生振荡, 刀尖处负荷大且温度高。适合于小螺距(导程) 螺纹的加工以及螺纹的精加工。

　　2) 侧向进刀(图2b) 属较为基础的进刀办法, 有专用的复合固定循环指令编程,可降低切削力, 切屑排出操控便利; 但由于纯单侧刃切削, 左、右切削刃磨损不均匀, 右侧后刀面磨损大。适合于稍大螺距(导程) 螺纹的粗加工。

　　3) 改善式侧向进刀(图2c) 由于进刀方向的稍微改变, 使得右侧切削刃也参与必定程度的切削, 必定程度上按捺了右侧后刀面的磨损, 减小了切削热, 改善了侧向进刀的缺乏。

　　4) 左右侧替换进刀(图2d) 的特色是左、右切削刃磨损均匀, 能延常刀具寿数,切削排出操控便利; 缺乏之处是编程稍显复杂。适用于大牙型、大螺距螺纹的加工, 乃至可用于梯形螺纹的加工, 在编程才能答应的情况下推荐运用。

　　另外, 在加工梯形螺纹时还经常采用一种分层切削式进刀办法。

　　(2) 进刀深度(又称切削深度) 　螺纹加工多次切削的进刀深度选取办法有两种———恒切削面积与恒切削深度进刀, 如图3 所示。

图3　进刀深度操控

　a) 恒切削面积　b) 恒切削深度

　1) 恒切削面积进刀, 每次进刀的切削面积相等, 即Ai=常数。该办法是数控车螺纹时常用的办法, 且一般加工功率蕞高; 每次走刀的切削力均匀, 有利于提高刀具寿数。

　　2) 恒切削深度进刀, 其每一刀的切削深度相等, 即api = 常数。该办法切屑厚度不变, 可优化切屑形状。缺乏之处是走刀次数较多, 仅作为一种弥补计划。

4螺纹加工常见问题及解决办法