PCD刀具在汽車製造業的應用
2011年04月21日 來源：中國金屬加工網
根據歐洲鋁業協會（EAA）發表的研究結果，在歐洲，1990年時每輛新汽車的用鋁量為50公斤；到2005年，該數字已上升到132公斤；預計到2010年，每輛新汽車的用鋁量可能還會再增加25公斤。根據這份研究報告，在2005年歐洲生產的新汽車中，鋁製零件的重量達到了200萬噸。由於採用鋁制零件使汽車重量減輕，每年可以節約10億公升燃油，並且在這些汽車的生命週期中，可使二氧化碳排放量減少大約4000萬噸。
在汽車的車身中，大部分鋁製零件集中在空調系統、發動機蓋、減震器零件和轉向柱上；在汽車底盤和懸掛總成中，鋁製零件主要集中在輪轂、懸掛支架和轉向系統裝配件上；在動力傳動系統中，大部分鋁製零件位於汽缸蓋、汽缸體、發動機罩、泵和冷卻器上。此外，鋁合金在密封件、車身外殼和底盤上的應用也在不斷增加。
用密度較小的材料取代鋼作為常規結構材料在其他一些行業（如通用機械製造業和航空工業）也具有重要意義。但是，由於鋁合金的硬度不太高，並且具有較高的韌性，因此其切削加工比較困難。在加工時，鋁合金容易與刀具材料發生粘結並出現冷作硬化現象，因此在低速切削時，刀具的前刀面上容易產生積屑瘤。
乾式切削加工
由於對環境影響的敏感性，汽車零件正越來越多地採用乾式切削或在加工時採用最少量的冷卻液。在節約冷卻成本（包括與之相關的廢液回收處理成本）的推動下，也正在促使切削速度大幅度提高，而採用常規硬質合金刀具不可能實現這種高速切削加工。
用常規的刀具或刀具材料進行乾式切削時，由於刀具切削刃幾何形狀的變化，加上在切削區由摩擦引起的熱量增加，導致被加工工件表面光潔度較差。
更高的機床轉速
最後但並非最不重要的一點是，機床技術的發展使其主軸轉速和進給量不斷提高，從而實現了更快速的切削加工。僅僅在幾年前，機床的主軸轉速還只有6000r/min，而如今已經達到30000－40000r/min，軸的運動加速度可達到2G。這種機床在強大的電腦能力支援下，能夠實現加工所需的運動功能（如螺紋銑削中的螺旋插補運動）。為了能在作用點將這種速度優勢轉換為加工優勢，就需要採用相應的刀具材料。然而，如果採用硬質合金刀具，其切削速度只能達到400m/min；而帶有聚晶金剛石（PCD）切削刃的刀具其切削速度可高達3000m/min（根據切削工藝而有所不同）。除了更高的加工速度以外，PCD刀具的主要優勢還包括更長的刀具壽命，以及（在許多情況下）更好的表面加工品質。
廣泛的產品範圍
德國Komet集團下屬的JEL精密刀具公司為市場提供範圍廣泛的PCD刀具產品，其中包括採用硬質合金刀體的高效PCD鑽頭DRILLCUT和DRILLMAX。這兩種鑽頭能夠鑽削深度達5D的孔。DRILLCUT為直槽鑽頭，有2個切削刃和4條導向棱帶，並設置了可供內部冷卻的冷卻液通道。DRILLMAX也採用了相同的內冷卻設計，但它是具有2條導向棱帶的螺旋槽鑽頭。DRILLMAX鑽頭定位精確，鑽孔精度可達到IT8－IT9級，並能獲得很長的刀具壽命和良好的表面光潔度。該公司的產品系列中還包括PCD切槽刀具。加工時，該刀具的PCD切削刃先從工件上方沿中心孔鑽入，然後偏離中心進行切槽加工，其最大切削深度可達刀具直徑的兩倍。這些刀具還能用於合適的銑削加工，以及加工圓形幾何尺寸，可以獲得良好的表面光潔度和無毛刺的切削邊緣。標準的2刃PCD切槽刀具最小直徑為6mm，3刃刀具的直徑則為16－20mm。
高可靠性螺紋銑削
在複雜內螺紋加工領域，特別是涉及到螺紋銑削或開發特定加工的專用解決方案時，JEL公司是行業內少數幾個技術權威之一。有名的MGF和TOMILL螺紋銑刀是最常用的加工刀具。採用PCD刀尖的MGF螺紋銑刀在刀柄部位有一個沉孔，刀體採用硬質合金材料，特別適合加工鋁合金和其他通常採用PCD加工的材料。該刀具可銑削M6－M12的標準螺紋尺寸，其切削刃長度為名義直徑的2倍。同樣，刀具直徑為16mm和20mm的TOMILL（GWF）螺紋銑刀可以銑削加工直徑≥20mm的螺紋。此外，JEL公司還提供面向加工的解決方案，這些加工方案包括了盡可能多的加工操作。採用PCD刀尖的鑽頭和螺紋銑刀（BGF）也已經面世，該刀具除了能加工出螺孔、90°倒角和螺紋以外，還能在一次加工操作中切削出可起保護作用的沉孔。
汽車零件加工實例
採用鑽頭和螺紋銑刀的VABOS-K模組化刀具概念（可變式鑽削、鍃孔和螺紋切削系統）的加工實例之一是在壓鑄鋁件上加工火花塞螺紋。採用該刀具，通過一次加工，即可完成螺孔、90°倒角、鍃孔、直徑22mm端面鍃孔以及M14×1.25螺紋的加工。該刀具的所有切削單元都採用了PCD刀尖。開發VABOS-K模組化刀具系統的初衷是針對那些因為形狀和尺寸，或因精度要求的緣故，無法在刀夾中使用可轉位刀片的加工。為了加工90°倒角、鍃孔和端面鍃孔，將PCD切削刃直接焊接在VABOS-K刀頭上，然後將刀頭固定在刀體或刀夾上，並且刀體或刀夾可以很容易地卸下，以安裝新的PCD切削刃。這種刀夾是一次性購買的附件。中心鑽和螺紋銑刀可以方便地安裝到位，而無需耗費時間進行調整。
JEL公司開發的專用刀具的另一個例子也是一種VABOS-K刀具系統。該系統由一個整體硬質合金鑽頭和螺紋銑刀（BGF）組成，用於鑽削內螺紋通孔、端面鍃孔和在鋁制殼體工件上銑制M6螺紋。該刀具的顯著特色是可加工直徑50mm的沉孔。只有使用PCD刀尖才能以10000r/min的穩定最大轉速（相當於在直徑50mm處以1570m/min的切削速度）進行加工。只有採用這種方式，才能實現極短的總加工時間（3.9秒）。
用於在燃油篩檢程式殼體上精加工預製孔的VABOS-M刀具系統上有一把PCD Tomill螺紋銑刀。通過一次加工操作，就能完成加工沉孔輪廓、鍃孔、外緣去毛刺以及銑制S80×3鋸齒型螺紋的工序。每孔加工時間可以縮短到難以置信的8.8秒。該刀具的一個特點是：螺紋銑刀的設計可使在工件上加工出的第一個螺紋為完整螺紋。
圓周切斷與切槽加工
當需要在工件內徑和外徑上加工輪廓時（如在孔中開槽和加工凹腔），只有在柔性加工中心上進行圓周銑削和車削才有可能實現，而採用圓周切斷與切槽則是一種可行的替代加工方法。這種加工方式將在車床上進行插車加工的原理顛倒了過來，與車削時工件旋轉、刀具靜止的方式不同，它是工件靜止、刀具運動。刀具以機床數控系統產生的圓形插補路徑被引入靜止的工件中進行加工。在這種加工中，刀具切削刃在圓形插補路徑的每一點都垂直于孔的圓柱面的切線。其結果是，刀具圍繞工件每旋轉一圈，它也僅圍繞自己的軸線轉動一周。採用圓周切斷與切槽方式加工的表面不會產生圓周銑削特有的切痕面。用於加工鋁件時，也可以提供採用PCD切削刃的此類刀具。
德國Komet集團由Komet精密刀具公司、Dihart精密刀具公司和JEL精密刀具公司三家企業組成。該集團在世界各地約有1500名員工，從事精密切削刀具的生產和銷售，其主要技術領域為孔、螺紋的普通加工和精密加工、特殊螺紋切削、標準和專用PCD刀具以及車刀的製造。Komet集團尤其在機電一體化刀具（即帶有用於切削刃定位的內置數控軸的刀具，以及具有NC控制輪廓加工功能的刀具）領域處於市場領先地位。
溢晁億有限公司 Expata Business Company
專賣德國原料之奈米級
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若您是刀具使用者，我們有專業採購團隊為您找尋合適刀具
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若有任何商品需求，請傳真刀具規格、尺寸、數量至以下電話:
Tel:886-4-7555999
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Expata Business Company is a professional supplier and wholesaler of various types of solid carbide cutting tools in Taiwan. We are not only to sell the products, but also to expand the market and seek the opportunity to cooperate with you or become a business partner in your market. It is trusted that our price is reasonable in the market and the quality is certainly guaranteed.
We specialize in selling many kind of high speed and high hardness of solid carbide cutting tools,
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http://www.ijaui.com.tw/
根據歐洲鋁業協會（EAA）發表的研究結果，在歐洲，1990年時每輛新汽車的用鋁量為50公斤；到2005年，該數字已上升到132公斤；預計到2010年，每輛新汽車的用鋁量可能還會再增加25公斤。根據這份研究報告，在2005年歐洲生產的新汽車中，鋁製零件的重量達到了200萬噸。由於採用鋁制零件使汽車重量減輕，每年可以節約10億公升燃油，並且在這些汽車的生命週期中，可使二氧化碳排放量減少大約4000萬噸。
在汽車的車身中，大部分鋁製零件集中在空調系統、發動機蓋、減震器零件和轉向柱上；在汽車底盤和懸掛總成中，鋁製零件主要集中在輪轂、懸掛支架和轉向系統裝配件上；在動力傳動系統中，大部分鋁製零件位於汽缸蓋、汽缸體、發動機罩、泵和冷卻器上。此外，鋁合金在密封件、車身外殼和底盤上的應用也在不斷增加。
用密度較小的材料取代鋼作為常規結構材料在其他一些行業（如通用機械製造業和航空工業）也具有重要意義。但是，由於鋁合金的硬度不太高，並且具有較高的韌性，因此其切削加工比較困難。在加工時，鋁合金容易與刀具材料發生粘結並出現冷作硬化現象，因此在低速切削時，刀具的前刀面上容易產生積屑瘤。
乾式切削加工
由於對環境影響的敏感性，汽車零件正越來越多地採用乾式切削或在加工時採用最少量的冷卻液。在節約冷卻成本（包括與之相關的廢液回收處理成本）的推動下，也正在促使切削速度大幅度提高，而採用常規硬質合金刀具不可能實現這種高速切削加工。
用常規的刀具或刀具材料進行乾式切削時，由於刀具切削刃幾何形狀的變化，加上在切削區由摩擦引起的熱量增加，導致被加工工件表面光潔度較差。
更高的機床轉速
最後但並非最不重要的一點是，機床技術的發展使其主軸轉速和進給量不斷提高，從而實現了更快速的切削加工。僅僅在幾年前，機床的主軸轉速還只有6000r/min，而如今已經達到30000－40000r/min，軸的運動加速度可達到2G。這種機床在強大的電腦能力支援下，能夠實現加工所需的運動功能（如螺紋銑削中的螺旋插補運動）。為了能在作用點將這種速度優勢轉換為加工優勢，就需要採用相應的刀具材料。然而，如果採用硬質合金刀具，其切削速度只能達到400m/min；而帶有聚晶金剛石（PCD）切削刃的刀具其切削速度可高達3000m/min（根據切削工藝而有所不同）。除了更高的加工速度以外，PCD刀具的主要優勢還包括更長的刀具壽命，以及（在許多情況下）更好的表面加工品質。
廣泛的產品範圍
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高可靠性螺紋銑削
在複雜內螺紋加工領域，特別是涉及到螺紋銑削或開發特定加工的專用解決方案時，JEL公司是行業內少數幾個技術權威之一。有名的MGF和TOMILL螺紋銑刀是最常用的加工刀具。採用PCD刀尖的MGF螺紋銑刀在刀柄部位有一個沉孔，刀體採用硬質合金材料，特別適合加工鋁合金和其他通常採用PCD加工的材料。該刀具可銑削M6－M12的標準螺紋尺寸，其切削刃長度為名義直徑的2倍。同樣，刀具直徑為16mm和20mm的TOMILL（GWF）螺紋銑刀可以銑削加工直徑≥20mm的螺紋。此外，JEL公司還提供面向加工的解決方案，這些加工方案包括了盡可能多的加工操作。採用PCD刀尖的鑽頭和螺紋銑刀（BGF）也已經面世，該刀具除了能加工出螺孔、90°倒角和螺紋以外，還能在一次加工操作中切削出可起保護作用的沉孔。
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採用鑽頭和螺紋銑刀的VABOS-K模組化刀具概念（可變式鑽削、鍃孔和螺紋切削系統）的加工實例之一是在壓鑄鋁件上加工火花塞螺紋。採用該刀具，通過一次加工，即可完成螺孔、90°倒角、鍃孔、直徑22mm端面鍃孔以及M14×1.25螺紋的加工。該刀具的所有切削單元都採用了PCD刀尖。開發VABOS-K模組化刀具系統的初衷是針對那些因為形狀和尺寸，或因精度要求的緣故，無法在刀夾中使用可轉位刀片的加工。為了加工90°倒角、鍃孔和端面鍃孔，將PCD切削刃直接焊接在VABOS-K刀頭上，然後將刀頭固定在刀體或刀夾上，並且刀體或刀夾可以很容易地卸下，以安裝新的PCD切削刃。這種刀夾是一次性購買的附件。中心鑽和螺紋銑刀可以方便地安裝到位，而無需耗費時間進行調整。
JEL公司開發的專用刀具的另一個例子也是一種VABOS-K刀具系統。該系統由一個整體硬質合金鑽頭和螺紋銑刀（BGF）組成，用於鑽削內螺紋通孔、端面鍃孔和在鋁制殼體工件上銑制M6螺紋。該刀具的顯著特色是可加工直徑50mm的沉孔。只有使用PCD刀尖才能以10000r/min的穩定最大轉速（相當於在直徑50mm處以1570m/min的切削速度）進行加工。只有採用這種方式，才能實現極短的總加工時間（3.9秒）。
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圓周切斷與切槽加工
當需要在工件內徑和外徑上加工輪廓時（如在孔中開槽和加工凹腔），只有在柔性加工中心上進行圓周銑削和車削才有可能實現，而採用圓周切斷與切槽則是一種可行的替代加工方法。這種加工方式將在車床上進行插車加工的原理顛倒了過來，與車削時工件旋轉、刀具靜止的方式不同，它是工件靜止、刀具運動。刀具以機床數控系統產生的圓形插補路徑被引入靜止的工件中進行加工。在這種加工中，刀具切削刃在圓形插補路徑的每一點都垂直于孔的圓柱面的切線。其結果是，刀具圍繞工件每旋轉一圈，它也僅圍繞自己的軸線轉動一周。採用圓周切斷與切槽方式加工的表面不會產生圓周銑削特有的切痕面。用於加工鋁件時，也可以提供採用PCD切削刃的此類刀具。
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