刀具在汽车模具加工中的应用

1．各国汽车模具加工状况

（1）美国

    受日本、亚洲低价格，高质量模具大量涌入的影响，全行业面临非常严峻的局面。如何缩短供货周期成为企业面临的关键问题。为了降低毛坯采购成本，在交期上发挥地理优势，因而多采用镶块构造设计模具。另外，由于工会等约束，除BIG3相关大型厂家有开2班，一些日资厂有3班倒的之外，其余厂家基本上只上一班。因此，在有限的时间里，如何更快地进行加工，也就是说提高生产加工性为最优先课题。与日本相比，美国相对来说切削加工条件非常严酷。一般来说，切削速度较高，为日本的1.5倍左右，而进给则达2~3倍。切削深度与中国相近，为日本的2~5倍。

    从冲压模行业来看，粗加工,由于设备更新极其缓慢，以10年左右的龙门机床为主流。铸件开粗加工刀具以球头铣刀为主，刀柄多采用侧固形式。因此要求刀具具有极高的耐崩刃性。同时比较注重高的切屑排出以及高效的加工性能。

    而精加工也是普遍以陈旧设备为主，转速和进给速度都相对较低。最近有部分采用日本、欧洲产的高速加工机床（MAX25,000/min），采用KM刀柄以及热胀夹持硬质合金刀杆的方式进行高速加工。其目的是“取消打磨”工序，缩短加工周期。

    塑料模行业，现在仍然大部分采用EDM进行精加工。电极大多内部制作，故用于电极加工的20,000~40,000 min-1的高速加工中心渐渐被看好，其刀具多采用金刚石涂层为主。最近，黛杰产整体烧结金刚石“比梦”铣刀非常有人气。另外，直接用于高硬度加工的粗/精加工设备投资也逐渐活跃。出现了一大批大量使用15,000min-1左右加工中心的厂家，被加工材料多为P20预硬钢。粗加工用刀具，一般偏向于使用多功能高效加工刀具。精加工刀具与冲压模相同，以高速加工达到“取消打磨”直接加工成镜面效果的目标。

（2）欧洲

    严峻的局面与美国相似，但EU圈内相互供给关系，相互连带感很强，其模具制造有其一定的封闭性，所以行业的危机感并不很强烈。

    冲压模多以铸件为主，深冲模，落料模一般采用GGG70(QT700),也有采用铸钢和高硬度材料。相对来说比较注重模具的耐久性能。同一付模具功能单一，但刚性非常好，进而模具本体非常庞大。从加工设备而言，均拥有较先进的机床，大型汽车厂附属模具厂均有产FMS生产线（带有ATC+AWC+AGV）。保证从星期天1PM到星期六7PM进行无人运转。

    粗加工与精加工设备分别配备，设备以龙门机床配置MT刀柄为主流。刀具则渐渐从球头刀向圆角刀盘转移。尽管一次的切深虽然不大，但刃数多，可获取较高的进给。同时对机床的负担也比较小。

    精加工则普遍采用欧洲产5轴高速加工中心(HSK63，max25,000min-1),实际加工采用10,000/min，F=12,000mm/min左右的加工条件)，以及热胀刀柄和硬质合金刀杆，通过高速加工达到“取消打磨”的目的。

    塑料模则多从方块毛坯开始加工，以P20类预硬钢为主，设备多为12,000-15,000 min-1左右的加工中心。粗精加工在同一台设备上一次装夹中完成。粗加工刀具以圆角刀片为主，精加工则以球头刀和圆角端铣刀为主。同样期望采用高速加工达到“取消打磨”，直接加工成镜面。

    锻造、压铸模则主要以预硬钢（45-55HRC）为主，大多采用机夹式圆角端铣刀进行高速直接加工，刀具材料多采用K03+TiAL涂层刀片。

（3）日本

    日本的汽车冲压模主要以铸件为主，材质多为FC300(HT300)和GM材质（合金铸铁），随着最近车体表面普遍采用高张力钢板，模具的材料也渐渐开始使用HPM/NAK/SKD等模具钢。并均以镶块的形式运用在铸造基体上。但无论是整件铸件，还是镶块，其制作水平大大优于其他国家，即便是大余量部分，其量亦比较均匀固定。加工编程控制及提高走刀速度都比较容易。

    加工设备以龙门机床为主，粗精加工分别配备。粗加工多采用较老的设备，特别是俄罗斯、捷克产设备，价格低廉，刚性高，为广大客户所青睐。而精加工均采用日本产的龙门加工中心。最高转速在10,000~12,000mm-1左右。与欧洲相比有较大的差异。这主要是由于考虑到刀具寿命以及加工精度可靠性的原因。

    塑料模多从方块材开始加工、材料以NAK等预硬钢为主，设备多为15,000-25,000min-1的加工中心。粗精加工在一台设备上进行、要求刀具切削阻力低、进给快，以提高加工效率。粗加工刀具以大进给方角刀盘为主，切深不大，但进给非常快。精加工主要以球头刀和圆角端铣刀为主，多数是将模具直接加工成镜面。

    锻造模、压铸模多从方块材开始加工、材料以SKD、NAK、HPM淬硬钢(HRC45～55)为主，设备多为15,000-25,000min-1的加工中心。粗精加工在一台设备上进行、要求刀具切削阻力低、进给快以提高加工效率。压铸模：粗加工刀具以大进给刀盘为主，精加工主要以大进给整体圆角端铣刀为主、辅之以球头刀，多数是将模具直接加工成镜面。锻造模：粗精加工使用同一把刀、多为新开发的大进给整体圆角端铣刀。一般是在高硬度状态下直接进行加工。实际目的是采取高速加工达到“取消打磨”。

    一般来说，日本模具与欧洲的最大的区别在于其功能多样化且结构紧凑。在模具加工过程中对制造周期和加工成本控制得非常严。因此，各厂家对设备、刀具及其接口装备选取较其他国家更趋于合理化。就刀柄与机床的连接来看：

    传统方式为一般机床主轴采用BT标准（MAS 403/JIS 6399）刀柄。其夹紧方式包括弹簧夹套、无扁尾带螺钉锁紧莫式炳、复合柄（C508）等。