在數控汽車零部件自動生產線中的高速加工技術中,的功效發揮極至,使數控技術發揮的更加淋漓盡致!
2000年以來,天津勤美達工業有限公司(CMT)引進了多條較先進的數控零部件加工生產自動線,使CMT加工制造得到發展。其中較典型的是來自韓國的DAWOO自動生產線,其處于國際20世紀90年代中期水平。其中應用了較多實用的高速加工技術。從中可部分了解到世界高速加工技術的現狀與發展趨勢。本文重點介紹加工生產線CYCLE TIME(生產節拍)的概況。
引進的數控汽車零部件自動生產線概述:由CMT汽車剎車支架和排氣管高速加工生產線組成。同步引進北美汽車公司并行工程管理模式與管理技術,經營各條自動線生產運行,年加工能力3000pcs,制造節拍1.5~3分鐘/ 件。 生產線部分采用復合高速切削加工技術,其機械加工工藝流程反映了當代加工制造業中最先進的技術水平。
具體的情況包括零件毛坯狀況:關鍵零件毛坯均為CMT自行DISA線精密鑄造成型的高強度鑄鐵成形工藝。其高速加工技術要求在批產工藝過程中,材料可加工性能良好、穩定,零件毛坯切削余量控制在(1.2~4)mm±0.3 mm以內。
生產線高速切削刀具、機床及加工工藝:其典型技術特點包括,刀具材料的選用,以超硬刀具材料為主。采用CBN、PCD、SiN陶瓷,Ti基陶瓷,TiCN涂層刀具材料加工高強度鑄鐵件,銑削速度達2200m/min;采用PCD、超細硬質合金刀具加工高Si-mo鑄造件,銑削速度也達2200m/min,鉆、鉸削速度達80~240m/min;采用SiN陶瓷、Ti基陶瓷及TiCN涂層刀具加工鋼零件,車削速度達200m/min;采用高Co粉末冶金表面涂覆TiCN 的高速鋼整體拉刀,以及硬質合金機夾組合專用拉刀,加工各種鋼件、鑄鐵件,拉削速度10~25m/min。
量化線刀具典型結構與加工工藝。零件孔加工刀具采用多刃復合式(刀刃機夾、鑲焊組合)結構,以鉸、擠削替代磨削,在一次性走刀過程中完成孔的精加工,轉速達3000rpm,走刀速度達1.5~3 m/min,精度可達5~7級,粗糙度Ra0.7μm(槍鉆轉速3000rpm, Ra2μm);零件平面銑削刀具多采用密齒、過定位、重復夾緊結構,徑、軸向雙向可調的高速密齒面銑刀。采用機床主軸內置式U軸、一次走刀完成其球面成形銑削加工;一次走刀銑鉸削完成外圓、端面粗加工,替代單刃車削加工工藝。上述專用高速、高效刀具結構不勝枚舉,與相應專用數控機床組合成的加工工位,生產節拍為20~40秒。零部件的精度與質量的60%~80% 決定于這些專用刀具及數控機床的精度和質量 。
高速專用數控機床:關鍵零件的多數加工工藝突破了傳統機加工理念,其高速專用數控機床也突破了傳統結構設計形式。概括地講,其機床結構設計是以各種高速多刃專用成形刀具和加工工藝為主導,以滿足整條生產線各加工工位、加工工序生產節拍均衡及穩定的質量與精度要求。在一次往復走刀過程中,高速加工發動機、曲軸各種零部件是按構思設計和制造的。對機床數控系統、質量與精度、零部件的材料性能等各項技術參數,是以各加工工位、工序的具體技術要求,分解成各個單一的技術指標,因而機床結構相對簡潔、數控系統穩定可靠,其加工技藝數據庫固化在數控系統中。
縱觀CMT量化生產線機械制造工藝技術,其刀具切削與進給速度未達到某些理論中的高速切削概念指標,但其生產效率是屬于高速加工的范疇。在生產實踐中,這種相對低速切削更高效的加工技術,通過了市場競爭環境的嚴格考核。
目前與國外的差距
由于種種原因,一些高速加工技術基礎共性技術研究沒有優化、集成和推廣應用。國內企業大都從外國引進高速加工技術,當然也存在一些差距。
零件毛坯制造技術:零件毛坯材料的選擇、成形工藝技術的優化,直接影響到后序機制工藝過程、生產節拍快慢和產品質量、成本,是產品全生命周期的起點。國內少有科技人員下功夫去潛心系統研究,國外的快速成形工藝技術還未真正實用于企業生產流程中。更少有人從綠色制造、環保角度研討零件毛坯制造系統技術的變革與發展。
高速刀具技術:差距主要表現在高性能刀具材料的研發(含表面涂層材料)、刀具制造工藝技術、刀具安全技術及刀具使用技術等領域。
高速機床技術:在市場經濟引進技術設備的帶動下,我國高速機床技術有了長足進步,差距在于機床關鍵功能部件的研發上,落后于市場需求。如轉速20000 rpm以上的大功率高剛度主軸、無刷環形扭矩電機、直線電機、快速響應數控系統等在實用上處于空白;多功能復合機床設計、制造網絡、通訊網絡技術的應用,還處于初級階段。
生產技藝數據庫:國內制造企業(尤其是國營企業)普遍未重視建立自身企業(行業)生產技藝系統數據庫,其中包含制造工藝流程及相關的技藝(Know How)、金屬(非金屬)切削數據庫、專家機制知識庫、企業內外有效資源數據庫等。另外,高速切削機理的基礎共性技術研究也處于初級階段。