汽车零件的工具和加工策略

随着电动汽车热潮的加速，新材料被用于制造汽车零部件，这给汽车供应商带来了加工挑战。这就是为什么多晶金刚石切削工具迅速成为汽车制造商最好的朋友的原因。

只要有汽车，汽车制造商就一直在使用铝来制造它们。事实上，汽车先驱卡尔·本茨在 1901 年推出了第一款铝制发动机部件，随后布加迪在 1908 年使用铝制底盘和车身部件，在 1934 年阿尔法罗密欧的增压发动机也是铝制的。

从那时起，铝及其多种合金的受欢迎程度持续上升，最近和值得注意的例子之一是福特汽车公司在 2015 年推出了铝制车身 F-150 皮卡车。这一趋势即将持续然而，鉴于通用汽车计划到 2025 年提供 30 款新的电动汽车 (EV) 车型，然后在 10 年后完全淘汰内燃机 (IC) 发动机，实现了巨大的飞跃。其他汽车制造商肯定会跟随通用汽车的开创性道路。

汽车电气化与铝有什么关系？很多。这种坚固而轻巧的金属在满足严格的燃油效率标准方面发挥了重要作用，已经成为汽车行业的宠儿，研究公司 DuckerFrontier 最近的一项调查显示，预计北美电动和非电动汽车中使用的平均铝到 2030 年增长 24%。
 

部分消耗将归因于已在使用的车轮、泵体、气缸盖和变速箱壳体，但将逐渐扩大到包括电池托盘和电动机部件，例如定子和壳体。但是，只有一个问题：大多数锻造和锻造铝合金相对容易加工，其中一些零件中使用的铸造材料可能非常磨蚀，导致刀具寿命缩短并增加停机时间。鉴于该行业众所周知的高产量，这似乎是汽车制造商及其一级供应商的严重担忧。

解决难题

幸运的是，有一种切削工具材料可以胜任这项任务。它被称为多晶金刚石 (PCD)，正如 Kyocera Precision Tools 的汽车应用专家 Gerald Fitch 指出的那样，有广泛的钎焊 PCD 钻头和立铣刀，以及可转位刀具和定制解决方案，所有这些都有助于减少为任何常规加工铝的车间降低成本并提高生产力。

“对于汽车制造商来说，每刃成本就是一切，即使 PCD 刀具的成本可能是其硬质合金当量的 10 倍，但它提供的更短的循环时间和大大延长的刀具寿命足以弥补价格差异，”他说。

惠誉指出，该公司的 MFAH 和 MEAS 铣刀是两种可能的解决方案。据说两者都提供低切削力，可最大限度地减少毛刺和工件碎屑，同时产生高质量的光洁度，所有这些在大批量铝加工中都至关重要。此类可转位刀具也适用于铣削存在铸铁或粉末金属气缸套的发动机缸体顶部，这是汽车市场常见但具有挑战性的现象。

无聊的深度

Rick With 看到了许多相同的挑战。 Guhring Inc. 的 PCD/PCBN 部门的产品经理和工程主管指出，汽车零件的公差和表面光洁度通常非常严格，对于电动机定子孔，长径比可以也值得期待。

“一个例子是电动机中的定子孔，其直径通常可以超过 200 毫米（7.87 英寸），深度可能是其 1 到 1.5 倍，”With 说。 “加工方法与传统变速箱外壳的加工方法非常相似，实际上可能需要更大的范围。这需要一个包含粗加工、半精加工和精镗操作的三步加工工艺。这里的区别在于刀体材料和调整系统。”

Guhring 针对这个特殊部件的解决方案是定制刀具，具有讽刺意味的是，它的主体本身是由铝制成的。镗刀有一个 HSK 主轴接口，并配备六个或更多 PCD 刀片，每个刀片安装在一个可调节的刀片架中，用于尺寸控制。 “与许多汽车切削工具一样，这是一种成熟的特殊产品，您可以使用一种工具加工多种直径和零件特征，”With 说。

用 PCD 加快喂食速度

Chad Hefflinger 是 Kennametal Inc. 的 PCD/PCBN 产品经理。他解释说，虽然汽车制造商几十年来一直在使用 PCD 工具来改进他们的铝加工操作，但他们的 Tier 供应商在很长一段时间内都落后了。近年来，这一切都发生了变化，因为相对低成本的 CNC 机器的广泛使用具有 PCD 所需的更高主轴速度和进给率，即使是最小的车间也能实现更高的生产率。

改变的另一件事是所谓的“脉络”PCD 工具的开发。 “大多数切削工具中的 PCD 是由一个扁平圆盘制成的，该圆盘被切割并钎焊到硬质合金基材上，”Hefflinger 说。 “这里的缺点是你不能像使用硬质合金刀具那样制作弯曲的形状。然而，使用脉纹刀具时，PCD 被烧结到准备好的硬质合金毛坯内的弯曲槽中，使其可用于螺旋钻和立铣刀。”

Hefflinger 还表示，铝并不是汽车城唯一的游戏。越来越多的制造商将碳纤维增强塑料 (CFRP) 和其他复合材料用于车身面板、框架部件、保险杠，以及电动汽车的电池托盘。同样，PCD 刀具是加工这些航空级材料的首选，有时也是唯一的选择。

“CFRP 不仅磨蚀性强，而且容易碎裂和分层，”他说。 “这就是为什么脉纹 PCD 工具通常更适合这些材料的部分原因，特别是在航空航天工业中，在某种程度上也适用于汽车行业。您可以获得 PCD 的极高耐磨性以及更灵活的几何形状选项，这有助于消除在加工复合材料以及某些铝合金时遇到的一些问题。”

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为汽车零件使用最佳工具和加工策略

随着电动汽车 (EV) 热潮的加速，新材料被用于制造汽车零部件，这给汽车供应商带来了加工挑战。幸运的是，有一种切削工具材料可以胜任这项任务：多晶金刚石或 PCD。您正在采取哪些步骤来加速您的 EV 生产能力？参加我们的民意调查，分享您对该主题的见解。

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