高速切削發展現狀與今后的課題

汽車行業面對的環境



進入21世紀后，制造業，尤其是汽車行業所面臨的周邊環境日益嚴峻。環保問題、用戶需求的多樣化、社會結構的變化等迫切要求汽車廠商必須適應這種現實，生產出能滿足上述要求的制品。汽車的動力系統今后將采用電動汽車或燃料電池等清潔能源。但是，目前仍以活塞式發動機與變速箱組合而成的動力系統為主，今后若干年，這種結構仍將作為汽車主要的動力模式。然而，從生產現場的發展來看，則是必須盡快對應客戶的要求，改進生產體制。從保護地球環境的觀點出發，應大力開發減少工業廢棄物和節省能源的汽車制品。從社會結構來看，社會老齡化、少子女傾向、職業婦女大量增加等種種變化，對商品開發、市場需求都有極大的影響。下面，從用戶的角度來談談高速切削加工的動向與課題。



高速切削加工最近的動向



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



1．何謂高速切削



有關高速切削的含義，目前尚無統一的認識，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機床主軸轉速很高，一般將主軸轉速在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(Transition)即為通常所謂的高速切削范圍，也是汽車制造相關技術人員所期待的或者可望實現的切削速度。HSM也可視為超高速切削范圍。



2．高速切削加工的目標



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



高速切削加工的優點在于：①提高生產效率；②提高加工精度；③降低切削阻力。但隨之也出現了值得注意的事項：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揮高速高效率加工的重要攻關課題。



3．高速切削的適用領域



(1)高效柔性生產線



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



(2)模具加工



為了盡快適應新車型的需要，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成本。模具的制作應比汽車零部件的生產先走一步，因此，必須下大力推進模具生產高速化的進程。日產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，為此應施以適當的手工精修加工。②由于切削速度的極大提高，與過去的精加工工序相比，加工周期應大幅度縮短。



高速切削加工技術現狀



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