结合欧美日的加工技术现状，从加工条件的设定和加工工具的选择角度阐述了汽车模具制造。随着中国汽车行业竞争的加剧，汽车模具行业逐渐向高起点、高投入的方向快速扩张。各种大型高精度设备大量引进。如何更好地利用这些设备，高质量、高效率、低成本地制造一流的模具产品，已成为人们普遍关注的焦点。1.各国汽车模具加工现状(1)由于日本和亚洲低价优质模具的涌入，美国整个行业面临着非常严峻的形势。如何缩短供应周期成为企业面临的关键问题。为了降低毛坯采购成本，充分发挥交货时间上的地域优势，模具设计中经常使用镶件。另外，由于工会的制约，除了BIG3相关的大厂有两班，部分日资工厂有三班倒，其他厂家基本都只有一班。因此，在有限的时间内，如何更快地加工，也就是说如何提高生产率是重中之重。与日本相比，美国的切割条件相对苛刻。一般来说，切削速度较高，约为日本的1.5倍，而进给速度是日本的2~3倍。切割深度和中国差不多，是日本的2~5倍。从冲压模具行业来看，由于设备更新极其缓慢，10年左右的龙门机床是粗加工的主流。铸造用的粗加工刀具主要是球头铣刀(图1)，刀柄多为侧固定形式。因此，要求工具具有极高的抗边缘塌陷性。同时更注重高排屑和高效的加工性能。而精加工一般以淘汰设备为主，转速和进给速度都比较低。最近日本和欧洲制造的一些高速机床(max 25000/min)用于高速加工，KM刀架和硬质合金刀杆采用热膨胀夹紧。其目的是“取消抛光”工序，缩短加工周期。在塑料模具行业，电火花加工仍然主要用于精加工。电极大部分是自制的，因此用于电极加工的20000 ~ 40000min-1的高速加工中心逐渐受到青睐，其刀具多为金刚石涂层。最近，戴杰的全烧结金刚石“比蒙”铣刀(图2)非常受欢迎。此外，直接用于高硬度加工的粗/精加工设备的投资也逐渐活跃。有大量厂家使用15000min-1左右的加工中心，加工的材料多为P20预硬钢。粗加工刀具一般优先选用多功能高效的加工刀具(图3)。精加工刀具与冲压模具相同，通过高速加工达到“取消磨削”直接加工成镜面效果的目的。(2)欧洲的严峻形势与美国相似，但欧盟有很强的互供联系感，其模具制造有一定程度的封闭性，所以行业危机感不是很强。冲压模具以铸件为主，深冲压模具和冲裁模具一般采用GGG70(QT700)，同时也使用铸钢和高硬度材料。相对来说，我们更注重模具的耐用性。同样的模具，功能单一，但是刚性很好，然后模体很庞大。就加工设备而言，他们都有先进的机床，大型汽车厂的附属模具厂都有FMS生产线(带ATC AWC AGV)。周日下午1点到周六晚上7点保证无人操作。分别配备粗加工和精加工设备，以配备MT手柄的龙门机床为主流。刀具逐渐从球头铣刀转移到圆角刀头(图4)。虽然一次切削深度不大，但刀片数量多，可以获得较高的进给速度。同时，机床的负担也相对较小。精加工广泛采用欧洲五轴高速加工中心(HSK63，max 25000min-1)。
粗加工刀具主要是圆形刀片，而精加工刀具主要是球头立铣刀和圆形立铣刀(图6)。也有望用高速加工来“取消磨削”，直接加工镜面。锻造和压铸模具主要采用预淬硬钢(45-55HRC)，大多采用机夹圆头铣刀直接高速加工(图6)，刀具材料多为K03 TiAL涂层刀片。(3)日本日本的汽车冲压模具以铸件为主，材质多为FC300(HT300)和GM(合金铸铁)。随着近期高张力钢板在车身表面的广泛使用，HPM/纳克/SKD等模具材料也逐渐开始使用。它们都以插入物的形式施加到铸造基底上。但无论是整体铸造，还是镶件，其生产水平都比其他国家好很多，即使是大量富余的零件，其数量也是比较统一和固定的。易于编程控制和提高进给速度。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，尤其是俄罗斯和捷克制造的设备，价格低，刚性大，深受客户青睐。精加工采用日本龙门加工中心。最大速度约为10000 ~ 12000mm-1。和欧洲比，差别很大。这主要是出于对刀具寿命和加工精度可靠性的考虑。塑料模具多由方块加工而成，材料主要是NAK等预硬化钢，设备多为15000-25000min-1的加工中心。粗加工在一台设备上进行，要求切削阻力小，进给快，提高加工效率。粗加工刀具主要是进给方角大的刀盘(图7)，切削深度很小，但是进给非常快。精加工主要以球头立铣刀和圆角立铣刀为主，大多直接将模具加工成镜面。锻造和压铸模具大多由块状材料加工而成。材料主要是SKD、纳克和HPM淬火钢(HRC 45 ~ 55)，设备多为15000-25000min-1加工中心。粗加工是在一台设备上进行的，要求切削阻力小，进给快，提高加工效率。压铸模具：粗加工刀具以大进给量刀盘为主，精加工刀具整体以大进给量为主。
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。 其后出于提高连接刚性的目的以及提高刀柄定位精度及刀具使用寿命，采用锥面及端面二面定位刀柄。常见有BBT、NC5等刀柄。而最新型BTS(SuperBT)刀柄采用与BBT不同的设计，使刀柄端面直接与普通机床主轴端面贴合，无需专用主轴，代表了今后刀柄技术的发展方向。（图8）另外，在刀具装夹用刀柄的形式上来说。粗加工刀具的装夹形式，一般采用莫式柄（MT）。这是由于莫式柄的定心性能较好。柄部直经相对于复合柄（C508）纤细些，使用中的干涉影响更小。（图9）对粗加工球头铣刀，一般不采用侧固式或直柄形刀杆。主要是尽量减少刀具偏心和由于Z方向轴向切削力对刀具的影响。而精加工刀具柄型的选用上，φ50的机夹式铣刀亦使用热胀式固定。刀具寿命一般可提高1倍以上。
精加工用小直径铣刀清根，采用普通夹套刀柄时，刀具需悬出50～80mm才可避免干涉影响，进给速度只能达到200～300mm/min，且加工过程中由于刀具刚性不好，很容易破损。热胀刀柄现已根据加工需要形成了标准规格系列，刀柄刚性提高，刀具只需悬出20mm，进给速度可提高至1,000～1,500mm/min，导致模具总体加工时间比原来缩短15％以上。（见图10）
2．以下就日本模具行业刀具的主要配置方式作些介绍: 传统加工方式： （1） 一般采用ф50粗铣球头铣刀进行粗加工，包括仿形及拐角去余量 （2） 用ф30球头铣刀进行半精加工 （3） 精加工使用ф30或ф25精铣球头铣刀完成 自动化无人加工方式： （1） 首先对毛坯粗重切削采用高进给SKS新干线铣刀（图7）、或ф50粗铣 “斯文”球头铣刀（图1）以等高线方法进行仿形加工，去除大部分余量； （2） 使用ф40粗铣“斯文”球头铣刀（图1）进行大范围清根和局部清根(pencil），将加工余量均匀化。尽量减少余量不均对半精加工的影响； （3） 使用ф50（3刃）铣刀以仿形方式进行高速半粗加工（进给3,500～4,000 mm/min）； （4） 半精加工先用ф30“斯文”球头铣刀（图1）去除拐角及根部余量（pencil），使余量均匀化； （5） 用ф25“斯文”球头铣刀（图1）进行仿形半精加工（进给3,500～4,000 mm/min）； （6） 精加工采用ф30镜面球头铣刀（图5）进行整个形面的高速仿形加工（进给速度10,000mm/min），最后用小直径（ф4～ф16）整体或镜面球头铣刀进行局部清根精加工。 日本模具加工辅助刀具配置： ·粗加工切除大余量需经常用到带BT柄玉米刃铣刀（图11）； ·切辺模刃口空档加工采用背铣刀（图12）； ·导柱孔粗加工采用可进行三维切削的旋铣刀（图14）； ·冲孔镶套孔精加工采用镜面圆角铣刀以圆弧插补形式铣削加工（较大孔）。而尺寸标准的，则直接用镜面圆角铣刀等刀具按刀具尺寸将衬套孔“铰削”出来（图13）； ·镶块底座采用高进给铣刀（图7）或钻铣刀加工（图3）； ·模座安装固定槽及端面用T形玉米刃复合机夹式铣刀加工； ·导滑板面加工：深度250mm以内，用镜面圆角铣刀（图13）分层切削。250mm以上采用插铣刀加工。
高硬度部位加工： 粗加工应用： ·模具刃口、堆焊、补焊、重孔镶套后残留量以及修整模具时的加工，使用φ50或φ30“斯文”球头铣刀（图１），配以专用刀片加工。（图15） 精加工应用： ·淬火空冷钢镶块安装在模具上后，先用φ30镜面镜面球头S铣刀进行去除残余应力的加工，切深约0.2mm (图15) ·精加工用φ30镜面球头（图5）铣刀仿形加工
日本某模具厂自动化无人加工生产线刀具配置及加工条件例： （1） 用φ50mm斯文球头铣刀进行等高线及仿形加工。 Ap=10mm,Ae=9mm留1mm给半精加工余量 （2） 用φ40mm斯文球头铣刀进行清根粗加工 留0.3-0.5mm给精加工余量 （以上加工在粗加工机床上进行） （3） 用φ50mm、3刃好收益奇霸SHC型进行仿形半粗加工 Ap=0.7mm,Ae=3mm留0.3mm给精加工余量 （4） 用φ30mm镜面球头铣刀BNM型进行等高线半精加工同时进行清根加工。清根部不留余量 （5） 25mmC-body斯文球头铣刀进行仿形半精加工 Ap=0.5mm （6） 用φ30mm镜面球头铣刀BNM型进行仿形精加工 Ap=0.1-0.3mm,Ae=0.7mm （7） 用φ16 mm、φ10 mm、φ8 mm、φ6 mm、φ4 mm万砍球头铣刀进行局部清根、精加工 硬度为60HRC模具加工事例： 1） 用镜面球头BNM型进行仿形半精加工去除淬硬材料表面的残留应力。 Ap=0.2mm,Ae=1.4mm 2） 用镜面球头BNM型进行仿形精加工 Ap=0.05-0.1mm,Ae=0.7mm 自动化无人加工刀具的特点： 在当今机械加工行业竞争不断加剧的形式下，自动化无人加工生产方式越来越多地被采用。无人加工在刀具使用与加工编程方面具有如下一些特点： （1）根据刀具的大致寿命情况，将程序分段、分片编制。粗加工刀具寿命一般均按操作现场经验数据确定；精加工程序编制时一般刀具寿命标准按加工钢类材料设定为600m，加工球墨铸铁设定为800m，加工灰铸铁设定为1,200m； （2）粗加工、半粗加工等工序细分化，而刀具多功能化； （3）在各个传统工序之间加入清根工序，以使整个模具余量尽量均匀化。特别应该注意局部清根； （4）刀具的长寿命化。避免无畏地追求高线速度，采用刀具寿命长至少达到5,000m的切削条件。如φ30mm镜面球头铣刀ＢＮＭ型精加工合金铸铁，用转速6,000min-1，进给5,000mm/min，切深0.1mm，步距0.7 mm条件切削5,080 m之后，刀片后刀面磨损宽度小于0.2 mm。 自动化无人加工生产方式中、刀具使用与管理非常重要。在刀具管理使用流程上，刀具的几何特征参数（种类、直径、刃长、悬伸等）一般根据各自的加工经验按习惯用法确定。例如，使用ф50粗加工球头铣刀时，有的用户是按100/150来配置刀具的下刀深度；而有的则是按120/170来配置。 刀具准备部门按刀具标准将刀具与刀柄安装并校准，再将刀具的综合数据信息传送到工艺编程部门，由编程人员在加工程序中直接设定。加工程序实行模块化，实际加工时机床操作者可根据加工要求选择。同时刀具的标准也由程序设定值直接带至加工过程中。刀具使用时的切削条件多由机床操作者根据程序设定及具体加工状况自行调整。
