近年來，隨著汽車制造業(yè)步入快速發(fā)展階段，多樣化和個性化成為其發(fā)展的主要特點(diǎn)，同時，發(fā)動機(jī)、變速箱等汽車零部制造廠商亦對加工提出了更迫切的需求。刀具作為影響加工效率的主要因素，受到越來越多的重視，同時刀具供應(yīng)商更在刀具材料、結(jié)構(gòu)等方面不斷優(yōu)化。
在金屬加工中，實(shí)現(xiàn)加工是所有制造企業(yè)包括工具制造商的永恒追求。近年來，隨著汽車制造業(yè)步入快速發(fā)展階段，多樣化和個性化成為其發(fā)展的主要特點(diǎn)，而提高汽車制造企業(yè)對市場需求變化的快速反應(yīng)能力是贏得競爭的重要手段。同時，發(fā)動機(jī)、變速箱等汽車零部制造廠商亦對加工提出了更迫切的需求。
機(jī)床、工裝、工藝甚至編程軟件、切削液等都會影響加工效率，但構(gòu)成加工zui主要的要素是：機(jī)床、工裝和刀具。其中，刀具起到zui終切除材料的作用，是能否實(shí)現(xiàn)加工的重要影響因素。尤其，刀具具有可選擇性，利用現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備限度，通過刀具來縮短加工時間，對實(shí)現(xiàn)加工具有直接的推動作用。古語說“工欲善其事，必先利其器”，如今，在現(xiàn)代化制造業(yè)中它更被賦予了更廣泛的內(nèi)涵。要提高加工效率，不斷優(yōu)化“利器”——刀具至關(guān)重要，下面簡要介紹幾種優(yōu)化刀具的方式。
“利”其材質(zhì)，改變切削速度
一直以來，刀具供應(yīng)商都在不斷研發(fā)、推出使用壽命更長、切削速度更快的刀具，以實(shí)現(xiàn)更高的進(jìn)給速度，提高加工效率。要改變切削速度，關(guān)鍵是要改變切削材料母材和表面涂層。目前，刀具供應(yīng)商對刀具材料的選擇主要集中于硬質(zhì)合金及部分cbn，并且不斷加大研發(fā)力度，推出新品，以日本住友公司推出的刀具材質(zhì)為例：
對于一般碳鋼及合金鋼的切削，早期的硬質(zhì)合金涂層材質(zhì)切削速度為v＝100～250m／min，而住友新推出的材質(zhì)ac700g／ac820p通過母材和涂層上的技術(shù)革新在加工scm420傳動軸時已將切削速度提升至v＝390m／min。同時，具備超群的耐崩損性，在加工scm425齒輪時，可實(shí)現(xiàn)5mm切深下，進(jìn)給量達(dá)0.5mm／rev，是原有材質(zhì)使用壽命的1.5～2.7倍。
對于淬火鋼（hrc58～62）材料產(chǎn)品，如軸承、軸鍵和齒輪大多采用熱處理前車削加工后再進(jìn)行磨削加工的方式，效率低、尺寸不易保證。也有部分用戶采用cbn（立方氮化硼）材質(zhì)加工，但切削速度較低（80～150m／min），加工效率和表面質(zhì)量不高。住友推出的新材質(zhì)bnc100切削速度達(dá)到100～300m／min，并且在保持高線速度的同時使進(jìn)給值達(dá)到0.1～0.35mm／rev。同樣，在汽車模具銑削中，住友公司開發(fā)的bn700材質(zhì)圓刃銑刀片配合brc刀桿，加工skd淬火至hrc47～52材料和nak預(yù)硬鋼hrc40～45材料時可分別實(shí)現(xiàn)150～400m／min及200～800m／min的超高速精加工，加工時間縮短了3～5倍，且表面光潔度優(yōu)異。
“利”其結(jié)構(gòu)，改變刀具可切削余量和進(jìn)給量
“利”其結(jié)構(gòu)主要是指不斷優(yōu)化刀體結(jié)構(gòu)和刀片幾何設(shè)計，從改善切削力、切刃方式和強(qiáng)度等方面實(shí)現(xiàn)加工效率的新突破，以日本big（大昭和）和住友產(chǎn)品為例：
1.fcm快峰銑刀big在銑刀上進(jìn)行了20°軸向前角及很大徑向前角的雙前角設(shè)計，不僅切削輕快，而且抵抗力超低，同時將偏心后角技術(shù)運(yùn)用到機(jī)夾式立銑刀上，使后角不會太大，既不影響刀刃的鋒利度，又能提高刀刃強(qiáng)度，不易崩刃。舉例來說，在bt40主軸機(jī)床上，切削s50c材料，φ32mm銑刀，切深9mm，轉(zhuǎn)速1500r／min，進(jìn)給可達(dá)550mm／min。由于切削輕快，同時產(chǎn)品加工后具有良好的直角和漂亮的壁面，直角度可在0.01mm，粗糙度ra為0.51mm。該產(chǎn)品不但在常規(guī)槽銑、方肩銑中能實(shí)現(xiàn)效率上的突破，更使在主軸動力不足，夾持剛性不佳，懸深較長場合進(jìn)行加工成為可能。
2.ewb－up高速超精密鏜頭
精鏜頭的首要特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)精度和加工精度，由于精鏜頭屬單刃切削，要達(dá)到高速且的加工則離不開動平衡。big公司將尺寸精度調(diào)節(jié)和與之偏移量對等的動平衡調(diào)節(jié)融合到一個鏜頭部分，通過兩個刻度盤旋扭輕松實(shí)現(xiàn)了調(diào)節(jié)精度0.001mm，zui高轉(zhuǎn)速時動平衡系數(shù)g6.3的要求。配合金剛石、cbn材質(zhì)對鋁合金零部件（如變速箱殼體）及鑄鐵缸孔產(chǎn)品進(jìn)行加工，可實(shí)現(xiàn)200～2000m／min的高速加工，并得到良好的加工效果。
3.非標(biāo)型復(fù)合結(jié)構(gòu)刀具
對于大量結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工序繁多且難加工的產(chǎn)品，標(biāo)準(zhǔn)刀具已無法滿足加工的要求。這就需要根據(jù)具體零件對刀具結(jié)構(gòu)進(jìn)行更有針對性的設(shè)計，有效減少換刀時間。住友公司針對汽車發(fā)動機(jī)曲軸、凸輪軸孔加工研發(fā)的刀具，包括車?yán)?、閥門座圈銑刀、自動導(dǎo)向鏜刀等，都是非標(biāo)刀具推動加工發(fā)展的典型產(chǎn)品。
“利”其夾持，實(shí)現(xiàn)高切削速度和大進(jìn)給
刀柄夾持系統(tǒng)是對機(jī)床主軸和刀具傳遞的連接，它承載主軸的精度、剛性以及刀柄本身的剛性，而動平衡性、夾持力及夾持精度，是實(shí)現(xiàn)高速加工的必要條件。以big產(chǎn)品為例：
1.高速高精度型夾持刀柄
針對直徑φ20mm以下刃具，尤其在φ0.25～12mm內(nèi)小徑刃具，要實(shí)現(xiàn)、高精度加工，并得到優(yōu)異的表面光潔度，需要通過高速加工來實(shí)現(xiàn)，這就對刀柄夾持精度和動平衡性能指標(biāo)提出更嚴(yán)格的等級要求。big的美夾刀柄系列產(chǎn)品夾持端口跳動精度為0.001mm，4倍直徑前跳動精度為0.003mm，夾套精度等級為a*，刀柄均通過動平衡實(shí)驗(yàn)處理，zui高轉(zhuǎn)速可達(dá)40000r／min，并標(biāo)準(zhǔn)配置中心出水，*高速高精度鉆孔、鉸孔及銑削加工的要求。對鋁合金缸體產(chǎn)品φ8.5×5d鉆孔進(jìn)行加工，采用美夾刀柄后使用osg硬質(zhì)合金涂層鉆頭fto－gds，加工參數(shù)為n＝6000r／min，f＝0.45mm／rev，效率提升3～4倍。同時，使孔徑精度得到有效保證。
2.重切強(qiáng)力型夾持刀柄
這種類型刀柄主要針對φ20～50mm較大直徑刃具，由于此直徑范圍屬粗加工范疇，因此對刀柄的剛性和夾持力有著更高要求。big的hmc強(qiáng)力刀柄系列具有*狹縫機(jī)構(gòu)，把持部加厚，剛性好，具備300nm的*扭矩。big的另一款bbt美夾高速倍力刀柄系列，可滿足高速強(qiáng)力切削的需要，夾持精度在0.005～0.01mm之間。如與bbt主軸配合可使刀柄錐面與法蘭端面兩面貼緊配合，剛性可增強(qiáng)3～4倍，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)力大效率重切，并得到良好的深孔加工效果。結(jié)語
在汽車加工領(lǐng)域，尤其在進(jìn)行大批量生產(chǎn)過程中，刀具的精度、切削速度和壽命都直接影響生產(chǎn)線的開動率、加工節(jié)拍，甚至zui終的生產(chǎn)效率。據(jù)調(diào)查，我國近70％的用戶刀具費(fèi)用成本占生產(chǎn)總成本的比例為2％～3％，盡管比例不是很高，但是選擇可靠、適用且的刀具產(chǎn)品，卻能夠大幅降低企業(yè)生產(chǎn)的總成本。
值得注意的是，在刀具產(chǎn)品不斷更新的過程中，刀具供應(yīng)商雖然不斷改變刀具材質(zhì)，但其原有刀體卻未進(jìn)行改變，而改變后的刀具價格也沒有調(diào)整。對整車及零部件制造企業(yè)而言，當(dāng)對某項(xiàng)工序的加工效率感到欠缺或不滿的時候，試著選擇新的刀具產(chǎn)品或者改變原有結(jié)構(gòu)的刀體產(chǎn)品，可能在不增加成本的同時就對加工起到意想不到的推動作用。同時，配備認(rèn)真負(fù)責(zé)的刀具管理人員，相信在有效保證加工效率的同時，能大幅提高生產(chǎn)能力。