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鋁合金車輪鏡面;技術(shù)進(jìn)步;加工工藝
鋁合金車輪本身就具有大直徑、輕量化、易于散熱、端經(jīng)跳動(dòng)精度高、動(dòng)平衡量小的優(yōu)點(diǎn)。路合金車輪鏡面技術(shù)是其中一項(xiàng)新的技術(shù),但在技術(shù)推廣和應(yīng)用方面還受到多方面因素限制。即使運(yùn)用磨削拋光技術(shù)也很難能夠?qū)崿F(xiàn)鏡面加工,這是目前鋁合金車輪鏡面加工技術(shù)發(fā)展所面臨的難題,但通過利用現(xiàn)有設(shè)備開展自主研究更有效地促進(jìn)鏡面加工技術(shù)的實(shí)現(xiàn)和發(fā)展。
在經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展背景下,人們生活水平不斷提升,審美要求也在不斷地變化和提升,人們對(duì)性能和美觀性兩者兼具的要求也越來越多。而鋁合金車輪一方面可以提升和車輪的分離性,改善現(xiàn)有車體中心,減少震動(dòng)和振擺程度。傳統(tǒng)的鋼制車輪在制造工藝上存在非常大的弊端,熱軋鋼或者是冷軋鋼施壓焊機(jī)會(huì)帶來較差的平衡性,車輪的穩(wěn)定性會(huì)比較低,汽車在告訴行駛狀態(tài)下的安全無法得到有效保障。而鋁合金材料本身鎮(zhèn)東興要高于鋼的振動(dòng)性,再加上通過運(yùn)用先進(jìn)的數(shù)控設(shè)備加工鋁合金車輪,提升整個(gè)車輪的平衡性。除此之外,車輪本身的美觀程度至關(guān)重要,會(huì)直接影響整個(gè)汽車形象、汽車的設(shè)計(jì)品味和汽車的檔次,間接地對(duì)汽車產(chǎn)品銷售情況產(chǎn)生影響。而鋁合金車輪能夠更好地滿足汽車對(duì)美觀性的追求,從現(xiàn)代人的審美情趣和風(fēng)格特色處罰,加強(qiáng)對(duì)外觀更加精美的鋁合金車輪生產(chǎn)工藝的研究和運(yùn)用,通過汽車整體造型對(duì)汽車花紋進(jìn)行設(shè)計(jì),保證了汽車的美觀性[1]。
技術(shù)的大力發(fā)展也給智能化和自動(dòng)化技術(shù)在汽車生產(chǎn)領(lǐng)域中的運(yùn)用提供充分條件,而從現(xiàn)如今情況來說鋁合金車輪制造技術(shù)水平在不斷提升。但隨著汽車行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)逐漸趨于白熱化,各生產(chǎn)廠家對(duì)于制造技術(shù)的運(yùn)行效率、技術(shù)穩(wěn)定性以及安全性有了更高的要求,鋁合金車輪制造技術(shù)的智能化水平不斷提升。而在發(fā)展過程中鋁合金車輪鍛造技術(shù)會(huì)朝著更加智能化的方向發(fā)展,鋁合金車輪制造技術(shù)的相關(guān)門類會(huì)逐漸細(xì)化,朝著不同方向發(fā)展,最終實(shí)現(xiàn)智能化和自動(dòng)化水平的又一次飛躍和提升。
鋁合金車輪制造技術(shù)在發(fā)展過程中也面臨著巨大的挑戰(zhàn),該如何在降低車輪重量的同時(shí)提升車輪承載能力就是鋁合金制造技術(shù)在運(yùn)用和發(fā)展過程中所面臨的又一大挑戰(zhàn)。通過提升相應(yīng)的機(jī)床硬件并運(yùn)用更簡(jiǎn)單的鑄造技術(shù),即使是專業(yè)水平比較低的鑄造人員也能夠掌握鋁合金車輪制造工藝,提高制造技術(shù)升級(jí)更新速度,在大范圍內(nèi)推廣鋁合金車輪制造技術(shù)。機(jī)床數(shù)控手段是整個(gè)制造技術(shù)的強(qiáng)有力輔助,利用機(jī)床數(shù)控手段和更高質(zhì)量的鋁合金材料,從而提升整個(gè)行業(yè)的完整性和先進(jìn)性,促進(jìn)車輪制造技術(shù)本身不斷向高精尖方向發(fā)展。例如,7075 鋁合金材料本身在熱變形動(dòng)態(tài)再結(jié)晶過程中晶粒度煙花模型優(yōu)良,能夠盡最大程度地滿足設(shè)計(jì)圖紙要求,保證成品質(zhì)量,將誤差控制在5.6%以內(nèi)。
在可持續(xù)發(fā)展要求及發(fā)展趨勢(shì)之下,鋁合金車輪制造技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛,同時(shí)在技術(shù)發(fā)展過程中也應(yīng)該注重技術(shù)的環(huán)保性和可持續(xù)發(fā)展性能,這是影響整個(gè)制造技術(shù)發(fā)展的重要挑戰(zhàn)。鋁合金車輪制造技術(shù)本身具備穩(wěn)定性強(qiáng)、反應(yīng)速度快、智能化程度高等特點(diǎn),在未來發(fā)展過程中制造技術(shù)也應(yīng)該就提高資源利用效率、減少能源浪費(fèi)、滿足節(jié)能減排,有效處理汽車生產(chǎn)污染物,減少汽車生產(chǎn)所帶來的污染和破壞。生產(chǎn)制造自動(dòng)化與傳統(tǒng)的車輪制造相比來說更為簡(jiǎn)單,再生產(chǎn)過程中所造成的污染和浪費(fèi)也更少。
加工鏡面需具備的鏡面加工數(shù)控設(shè)備、鏡面加工專用夾具、單晶金剛石刀具是影響整個(gè)鏡面加工技術(shù)的三大關(guān)鍵因素。鏡面加工對(duì)于硬件設(shè)備以及相關(guān)技術(shù)的要求都非常高,要求加工參數(shù)能夠滿足每分鐘1500 的轉(zhuǎn)速、切削深度達(dá)到0.02mm、進(jìn)給量最大不得超過0.10mm。只有在滿足以上加工參數(shù)的基礎(chǔ)條件之下才能保證加工面刀紋清晰可見、分布均勻,不會(huì)出現(xiàn)明顯的過渡痕跡或者是刀棱。但從現(xiàn)階段硬件設(shè)備的加工參數(shù)來看,精車進(jìn)給量在等于或低于0.15mm 時(shí),就已經(jīng)出現(xiàn)了加工紋路模糊的現(xiàn)象,而且在加工過程中出現(xiàn)的過渡痕跡或者是刀棱十分明顯,僅從這兩項(xiàng)來說鏡面加工技術(shù)就很難真正發(fā)展和大面積應(yīng)用,現(xiàn)有設(shè)備根本無法滿足鏡面加工技術(shù)的加工需求[2]。
現(xiàn)有加工設(shè)運(yùn)用最多的卡盤類型是油夾頭配合扇形卡盤,從扇形卡盤定位方式上就已經(jīng)確定現(xiàn)有的硬件設(shè)備根本無法進(jìn)行鏡面加工,卡盤本身始終無法解決的動(dòng)平衡問題則是影響鏡面加工技術(shù)使用的又一大問題。扇形卡盤上的工件也同樣存在問題,首先是工件在高速旋轉(zhuǎn)過程中會(huì)出現(xiàn)震動(dòng)狀況,這種震動(dòng)會(huì)給加工紋路產(chǎn)生影響,造成紋路不均勻以及明面可見的裂紋。震動(dòng)紋路產(chǎn)生的主要原因是受到內(nèi)輪緣、扇爪裝夾部位等因素的影響。工件內(nèi)輪邊緣是扇爪裝夾的具體位置,內(nèi)輪緣通過輪輞和A 面相連接,工件絕大部分質(zhì)量都存在于A 面的筋條部位,內(nèi)輪緣和輪輞所構(gòu)成的薄壁結(jié)構(gòu)根本無法支撐其質(zhì)量。另外一個(gè)原因則是采用耳緣定位作為徑向定位,耳緣部位的制造徑向精度最多能夠保證小于等于0.3mm,在工件告訴旋轉(zhuǎn)過程中動(dòng)平衡無法達(dá)到鏡面加工技術(shù)要求,最終導(dǎo)致振動(dòng)現(xiàn)象出現(xiàn)[3]。
從設(shè)計(jì)上來說鋁合金車輪鏡面加工技術(shù)具備一定的特殊性和新穎性,運(yùn)用了大量的創(chuàng)新性設(shè)計(jì),在外觀上十分占優(yōu)勢(shì)。為了有效提升現(xiàn)有的鏡面加工能力,需要有更高水平的制造能力和技術(shù),保證產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量。其中,從鏡面加工技術(shù)來講,想要設(shè)計(jì)出具備足夠優(yōu)勢(shì)的鋁面金車輪鏡面加工技術(shù),需要滿足加工面刀紋清洗均勻;單節(jié)之間沒有視覺可見的過渡痕跡或刀棱;將表面粗糙度控制在0.3μm 以下;在保證鏡面要求的同時(shí)保證產(chǎn)品的機(jī)械性能。
在設(shè)備內(nèi)部通過安裝鏡面加工專用夾具以及單晶金剛石刀具,安裝控制軟件系統(tǒng),運(yùn)用微位移驅(qū)動(dòng)及動(dòng)態(tài)控制比技術(shù)作為內(nèi)核進(jìn)行控制。整個(gè)施工技術(shù)可以分為:第一步夾持待加工的車輪工件;第二步利用聚晶金剛石刀具對(duì)車輪開展粗加工工作,保證粗加工的整體切削深度在0.02mm 以上,車輪表面需要進(jìn)行兩次粗加工;第三步就是在粗加工之后,運(yùn)用R2 和R1.2 單晶金剛石刀具對(duì)車輪進(jìn)行精加工。如果滿足相應(yīng)條件最終所生產(chǎn)出來的產(chǎn)品應(yīng)該滿足:?jiǎn)喂?jié)之間沒有明顯過渡痕跡或是刀棱;加工表面粗糙度小于0.3 微米;在距輪面150mm 處范圍內(nèi)讀出出手表的時(shí)鐘和分鐘所處的位置。
要想保證鋁合金車輪鏡面加工技術(shù)應(yīng)該選用高精度車軸、各坐標(biāo)軸驅(qū)動(dòng)絲杠、各坐標(biāo)軸軸承、各坐標(biāo)軸導(dǎo)軌、天然鉆石刀加工鏡面工藝五部分。其中,高精度主軸部分需要保證高精度、高剛度、抗震動(dòng)靜壓軸承,保證軸承本身的承壓能力和穩(wěn)定性。而各個(gè)坐標(biāo)軸驅(qū)動(dòng)絲杠在裝配過程中能夠做好機(jī)電系統(tǒng)慣量相匹配的動(dòng)態(tài)阻尼調(diào)整工作。而采用天然鉆石刀加工鏡面工藝,能夠有效的提高車輪表面光滑度,對(duì)車輪A 面紋路進(jìn)行細(xì)化,將加工廠參數(shù)控制在轉(zhuǎn)速每分鐘1500 轉(zhuǎn)、切削深度0.02mm,進(jìn)給量≤0.10mm 標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)[4]。
鏡面加工技術(shù)必須要有效運(yùn)用控制內(nèi)核低層微位移驅(qū)動(dòng)及動(dòng)態(tài)控制比技術(shù),實(shí)現(xiàn)更好的實(shí)現(xiàn)高效鏡面車削??刂苾?nèi)核低層微位移驅(qū)動(dòng)及動(dòng)態(tài)控制技術(shù)通過配備高精度主軸系統(tǒng)保證回轉(zhuǎn)零件鏡面加工質(zhì)量,保證即使處于拐點(diǎn)波動(dòng)非平面狀態(tài)下也能保持鏡面高校車銷效果。但在整個(gè)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中機(jī)床時(shí)間和溫度穩(wěn)定性會(huì)影響機(jī)床長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行穩(wěn)定性,控制系統(tǒng)和電器元器件布置會(huì)影響設(shè)備可靠性。總的來說,微位移驅(qū)動(dòng)及動(dòng)態(tài)控制比技術(shù)是整個(gè)鏡面加工技術(shù)的關(guān)鍵和保障所在。
鋁合金車輪鏡面加工技術(shù)對(duì)鏡面表面亮度有特殊要求,應(yīng)該將粗加工和精加工部分所使用的的技術(shù)和設(shè)備分離開來。相較于粗加工來說,精加工技術(shù)參數(shù)才是影響鏡面加工外觀效果的直接因素?,F(xiàn)階段在鏡面加工過程中所使用的單晶金剛石刀具也無法滿足大切深加工背景下的加工要求。受到工件材料、切削速度和進(jìn)給量的影響,一旦切削深度大于0.02mm,在粗加工時(shí)可以采用聚晶金剛石刀進(jìn)行粗加工,之后在使用單晶金剛石刀進(jìn)行精加工。為提升加工效果,可以適當(dāng)加快切削速度,但當(dāng)?shù)玫脚R界值之后繼續(xù)加速會(huì)影響系統(tǒng)剛性和平衡性,經(jīng)檢驗(yàn)當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到1500 轉(zhuǎn)每分鐘的時(shí)候,加工效果會(huì)達(dá)到最好。精加工切削深度會(huì)受到進(jìn)給速度、表面粗糙度的影響,而刀具角度和刀尖型式又會(huì)影響進(jìn)給速度,為提升表面光滑度,保證生產(chǎn)效率,可以選擇使用刀尖半徑為2mm 的單晶金剛石刀具[5]。
技術(shù)的進(jìn)步能為整個(gè)生產(chǎn)帶來非常大的變化,尤其是在鋁合金車輪鏡面技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用上還存在諸多問題。企業(yè)想要在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中獲得進(jìn)一步發(fā)展,需要能夠保證產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量和產(chǎn)品研發(fā),掌握一門核心技術(shù)提升鏡面加工技術(shù)的生產(chǎn)效率和加工穩(wěn)定性,減少故障發(fā)生幾率,實(shí)現(xiàn)企業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。