根據(jù)歐洲鋁業(yè)協(xié)會(EAA)發(fā)表的研究結(jié)果，在歐洲，1990年時每輛新汽車的用鋁量為50公斤；到2005年，該數(shù)字已上升到132公斤；預(yù)計到2010年，每輛新汽車的用鋁量可能還會再增加25公斤。根據(jù)這份研究報告，在2005年歐洲生產(chǎn)的新汽車中，鋁制零件的重量達(dá)到了200萬噸。由于采用鋁制零件使汽車重量減輕，每年可以節(jié)約10億公升燃油，并且在這些汽車的生命周期中，可使二氧化碳排放量減少大約4000萬噸。

       在汽車的車身中，大部分鋁制零件集中在空調(diào)系統(tǒng)、發(fā)動機蓋、減震器零件和轉(zhuǎn)向柱上；在汽車底盤和懸掛總成中，鋁制零件主要集中在輪轂、懸掛支架和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)裝配件上；在動力傳動系統(tǒng)中，大部分鋁制零件位于汽缸蓋、汽缸體、發(fā)動機罩、泵和冷卻器上。此外，鋁合金在密封件、車身外殼和底盤上的應(yīng)用也在不斷增加。

       用密度較小的材料取代鋼作為常規(guī)結(jié)構(gòu)材料在其他一些行業(yè)(如通用機械制造業(yè)和航空工業(yè))也具有重要意義。但是，由于鋁合金的硬度不太高，并且具有較高的韌性，因此其切削加工比較困難。在加工時，鋁合金容易與刀具材料發(fā)生粘結(jié)并出現(xiàn)冷作硬化現(xiàn)象，因此在低速切削時，刀具的前刀面上容易產(chǎn)生積屑瘤。

       干式切削加工

       由于對環(huán)境影響的敏感性，汽車零件正越來越多地采用干式切削或在加工時采用最少量的冷卻液。在節(jié)約冷卻成本(包括與之相關(guān)的廢液回收處理成本)的推動下，也正在促使切削速度大幅度提高，而采用常規(guī)硬質(zhì)合金刀具不可能實現(xiàn)這種高速切削加工。

       用常規(guī)的刀具或刀具材料進(jìn)行干式切削時，由于刀具切削刃幾何形狀的變化，加上在切削區(qū)由摩擦引起的熱量增加，導(dǎo)致被加工工件表面光潔度較差。

       更高的機床轉(zhuǎn)速

       最后但并非最不重要的一點是，機床技術(shù)的發(fā)展使其主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量不斷提高，從而實現(xiàn)了更快速的切削加工。僅僅在幾年前，機床的主軸轉(zhuǎn)速還只有6000r/min，而如今已經(jīng)達(dá)到30000－40000r/min，軸的運動加速度可達(dá)到2G。這種機床在強大的計算機能力支持下，能夠?qū)崿F(xiàn)加工所需的運動功能(如螺紋銑削中的螺旋插補運動)。為了能在作用點將這種速度優(yōu)勢轉(zhuǎn)換為加工優(yōu)勢，就需要采用相應(yīng)的刀具材料。然而，如果采用硬質(zhì)合金刀具，其切削速度只能達(dá)到400m/min；而帶有聚晶金剛石(PCD)切削刃的刀具其切削速度可高達(dá)3000m/min(根據(jù)切削工藝而有所不同)。除了更高的加工速度以外，PCD刀具的主要優(yōu)勢還包括更長的刀具壽命，以及(在許多情況下)更好的表面加工質(zhì)量。

       廣泛的產(chǎn)品范圍

       德國Komet集團(tuán)下屬的JEL精密刀具公司為市場提供范圍廣泛的PCD刀具產(chǎn)品，其中包括采用硬質(zhì)合金刀體的高效PCD鉆頭DRILLCUT和DRILLMAX。這兩種鉆頭能夠鉆削深度達(dá)5D的孔。DRILLCUT為直槽鉆頭，有2個切削刃和4條導(dǎo)向棱帶，并設(shè)置了可供內(nèi)部冷卻的冷卻液通道。DRILLMAX也采用了相同的內(nèi)冷卻設(shè)計，但它是具有2條導(dǎo)向棱帶的螺旋槽鉆頭。DRILLMAX鉆頭定位精確，鉆孔精度可達(dá)到IT8－IT9級，并能獲得很長的刀具壽命和良好的表面光潔度。該公司的產(chǎn)品系列中還包括PCD切槽刀具。加工時，該刀具的PCD切削刃先從工件上方沿中心孔鉆入，然后偏離中心進(jìn)行切槽加工，其最大切削深度可達(dá)刀具直徑的兩倍。這些刀具還能用于合適的銑削加工，以及加工圓形幾何尺寸，可以獲得良好的表面光潔度和無毛刺的切削邊緣。標(biāo)準(zhǔn)的2刃PCD切槽刀具最小直徑為6mm，3刃刀具的直徑則為16－20mm。

       高可靠性螺紋銑削

       在復(fù)雜內(nèi)螺紋加工領(lǐng)域，特別是涉及到螺紋銑削或開發(fā)特定加工的專用解決方案時，JEL公司是行業(yè)內(nèi)少數(shù)幾個技術(shù)權(quán)威之一。有名的MGF和TOMILL螺紋銑刀是最常用的加工刀具。采用PCD刀尖的MGF螺紋銑刀在刀柄部位有一個沉孔，刀體采用硬質(zhì)合金材料，特別適合加工鋁合金和其他通常采用PCD加工的材料。該刀具可銑削M6－M12的標(biāo)準(zhǔn)螺紋尺寸，其切削刃長度為名義直徑的2倍。同樣，刀具直徑為16mm和20mm的TOMILL(GWF)螺紋銑刀可以銑削加工直徑≥20mm的螺紋。此外，JEL公司還提供面向加工的解決方案，這些加工方案包括了盡可能多的加工操作。采用PCD刀尖的鉆頭和螺紋銑刀(BGF)也已經(jīng)面世，該刀具除了能加工出螺孔、90°倒角和螺紋以外，還能在一次加工操作中切削出可起保護(hù)作用的沉孔。

       汽車零件加工實例

       采用鉆頭和螺紋銑刀的VABOS-K模塊化刀具概念(可變式鉆削、锪孔和螺紋切削系統(tǒng))的加工實例之一是在壓鑄鋁件上加工火花塞螺紋。采用該刀具，通過一次加工，即可完成螺孔、90°倒角、锪孔、直徑22mm端面锪孔以及M14×1.25螺紋的加工。該刀具的所有切削單元都采用了PCD刀尖。開發(fā)VABOS-K模塊化刀具系統(tǒng)的初衷是針對那些因為形狀和尺寸，或因精度要求的緣故，無法在刀夾中使用可轉(zhuǎn)位刀片的加工。為了加工90°倒角、锪孔和端面锪孔，將PCD切削刃直接焊接在VABOS-K刀頭上，然后將刀頭固定在刀體或刀夾上，并且刀體或刀夾可以很容易地卸下，以安裝新的PCD切削刃。這種刀夾是一次性購買的附件。中心鉆和螺紋銑刀可以方便地安裝到位，而無需耗費時間進(jìn)行調(diào)整。

       JEL公司開發(fā)的專用刀具的另一個例子也是一種VABOS-K刀具系統(tǒng)。該系統(tǒng)由一個整體硬質(zhì)合金鉆頭和螺紋銑刀(BGF)組成，用于鉆削內(nèi)螺紋通孔、端面锪孔和在鋁制殼體工件上銑制M6螺紋。該刀具的顯著特色是可加工直徑50mm的沉孔。只有使用PCD刀尖才能以10000r/min的穩(wěn)定最大轉(zhuǎn)速(相當(dāng)于在直徑50mm處以1570m/min的切削速度)進(jìn)行加工。只有采用這種方式，才能實現(xiàn)極短的總加工時間(3.9秒)。

       用于在燃油過濾器殼體上精加工預(yù)制孔的VABOS-M刀具系統(tǒng)上有一把PCD Tomill螺紋銑刀。通過一次加工操作，就能完成加工沉孔輪廓、锪孔、外緣去毛刺以及銑制S80×3鋸齒型螺紋的工序。每孔加工時間可以縮短到難以置信的8.8秒。該刀具的一個特點是：螺紋銑刀的設(shè)計可使在工件上加工出的第一個螺紋為完整螺紋。

       圓周切斷與切槽加工

       當(dāng)需要在工件內(nèi)徑和外徑上加工輪廓時(如在孔中開槽和加工凹腔)，只有在柔性加工中心上進(jìn)行圓周銑削和車削才有可能實現(xiàn)，而采用圓周切斷與切槽則是一種可行的替代加工方法。這種加工方式將在車床上進(jìn)行插車加工的原理顛倒了過來，與車削時工件旋轉(zhuǎn)、刀具靜止的方式不同，它是工件靜止、刀具運動。刀具以機床數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)生的圓形插補路徑被引入靜止的工件中進(jìn)行加工。在這種加工中，刀具切削刃在圓形插補路徑的每一點都垂直于孔的圓柱面的切線。其結(jié)果是，刀具圍繞工件每旋轉(zhuǎn)一圈，它也僅圍繞自己的軸線轉(zhuǎn)動一周。采用圓周切斷與切槽方式加工的表面不會產(chǎn)生圓周銑削特有的切痕面。用于加工鋁件時，也可以提供采用PCD切削刃的此類刀具。