復(fù)合刀具帶來(lái)的綜合效益

目前，汽車零部件制造向著多品種、小批量的方向發(fā)展，發(fā)動(dòng)機(jī)制造技術(shù)和工藝也發(fā)生了很大的變化，高速、高效、柔性是制造工藝當(dāng)前的主要特點(diǎn)。為了應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，除了采用先進(jìn)的制造設(shè)備以外，大量地應(yīng)用復(fù)合加工刀具也是提高動(dòng)力總成工藝水平的重要途徑。

目前，我國(guó)轎車生產(chǎn)企業(yè)新建的發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)線大多是由通用高速加工中心組成的高速柔性生產(chǎn)線。高速加工中心具有高轉(zhuǎn)速、高進(jìn)給速度、高加速度和快速換刀等特點(diǎn)，因而柔性生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的變型生產(chǎn)，便于更換生產(chǎn)品種。這種生產(chǎn)線不僅可加工同樣產(chǎn)品范圍內(nèi)的零件，而且可加工變型產(chǎn)品、換代產(chǎn)品以及新產(chǎn)品，真正具備了柔性的意義。同樣作為其必不可少的配套的復(fù)合加工刀具在一定程度上幫助高速柔性生產(chǎn)線克服了高柔性和低效率之間的矛盾。其原因是復(fù)合加工刀具與通用高速加工中心的配合使用，具有以下幾個(gè)突出的特點(diǎn)：高效率、高質(zhì)量、高穩(wěn)定性和低成本。

高效率

在汽車行業(yè)零部件加工制造成本統(tǒng)計(jì)中，刀具成本僅占總成本的3%～5%，但它卻能影響總成本的20%～30%。是什么原因帶來(lái)刀具成本的放大效應(yīng)呢？原因就在于復(fù)合加工刀具在提高生產(chǎn)效率上發(fā)揮了巨大的作用。

復(fù)合加工刀具一般是將幾個(gè)加工內(nèi)容組合在一把刀具上，從而只通過(guò)一次進(jìn)給，便可完成全部的加工內(nèi)容。這樣就在很大程度上減少了加工時(shí)間，降低了生產(chǎn)節(jié)拍，提升了生產(chǎn)力。如在發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸芯軸端的加工中（圖1），傳統(tǒng)的工藝安排是車床粗車、半精車、倒角等，這一套工序完成需要耗時(shí)40s左右。而通過(guò)在CNC加工中心上采用了復(fù)合加工刀具后（圖2），加工效率得到了極大地提高，加工時(shí)間減少了約70%，僅需12s。同時(shí)，不僅可以節(jié)省了一臺(tái)車床，而且在不增加機(jī)床的情況下，將產(chǎn)量提高了3倍。

高質(zhì)量

采用復(fù)合加工刀具不僅可以提高加工效率而且還可以提高加工質(zhì)量。發(fā)動(dòng)機(jī)零部件的加工要求十分苛刻，在加工過(guò)程中，不僅要保證相關(guān)尺寸的精度，同時(shí)還要保證相關(guān)尺寸要求之間的位置、輪廓等精度要求。為了達(dá)到這些尺寸要求如果采用幾把刀具進(jìn)行加工，那么在加工過(guò)程中很難保證各尺寸之間的位置精度，這就不得不停機(jī)花費(fèi)大量的時(shí)間調(diào)整機(jī)床，但如果采用了復(fù)合加工刀具，就能輕松解決這些問(wèn)題。

圖3所示零部件加工要求，從圖中可以看出，各相關(guān)尺寸具有很高的同心度要求，用來(lái)保證后續(xù)刀具的加工工藝性。采用圖4所示的復(fù)合刀具，該專用刀具具有集成的多處加工內(nèi)容的刃口，刀具本身是一次磨削成形，各刃口之間的位置精度很高，可以在生產(chǎn)中一次加工完成所有的工藝要求，很好地保證了尺寸精度和位置精度，排除了機(jī)床多次換刀加工帶來(lái)的重復(fù)定位精度誤差的影響。

高穩(wěn)定性

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的加工制造即有規(guī)模化生產(chǎn)的特點(diǎn)，同時(shí)又對(duì)質(zhì)量有著極高的要求，尤其是在大批量生產(chǎn)中，質(zhì)量的穩(wěn)定性尤為重要。汽車行業(yè)是實(shí)行召回制度中影響最大的行業(yè)，召回制度中汽車零部件的可追蹤性是非常重要的，但更重要的是從保證制造質(zhì)量開始的預(yù)防工作。高穩(wěn)定性的制造質(zhì)量才是針對(duì)召回制度的預(yù)防工作中的最重要的一環(huán)，對(duì)此各大汽車制造廠商都給予了高度的重視。

例如，在發(fā)動(dòng)機(jī)零部件的加工中對(duì)關(guān)鍵尺寸的工程能力指數(shù)要求Ppk≥1.67，一般尺寸也要求達(dá)到Ppk≥1.33。對(duì)加工機(jī)床設(shè)備的主要要求是：高速度、高精度、高精度保持性——高機(jī)床工程能力指數(shù)（Cm/Cmk值）；對(duì)復(fù)合加工刀具的要求是通過(guò)特殊的設(shè)計(jì)，滿足高速度、高精度、高精度保持性的要求。

例如為適應(yīng)高速加工的要求，復(fù)合加工刀具都必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的動(dòng)平衡處理和驗(yàn)證。為了保證滿足高精度、高精度保持性的要求，復(fù)合加工刀具對(duì)刀柄的選擇、刀具本身的制造精度、刀具材料的選擇等都有特殊的規(guī)范。如發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋的導(dǎo)管、座圈加工工序是汽車行業(yè)中難加工的典型。其特點(diǎn)是尺寸公差小，圓度、同心度要求高，加工表面的形狀精度要求高。通過(guò)采用有導(dǎo)條的專用復(fù)合加工刀具（圖 5）加工，很好地滿足了加工要求。該復(fù)合加工刀具具有如下特點(diǎn)：

□ 采用多處導(dǎo)條，減少了跳動(dòng)，提高了加工精度；

□ 使用PCD鉸刀，刀具磨損小，零件尺寸的抑制性得到保證；

□ CBN刀片加工難加工材質(zhì)，保證表面質(zhì)量；

□ 以上各刀具組合在一把HSK刀柄上，即提高加工效率，又保證了導(dǎo)管、座圈加工的精度穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)了高可靠性。

低成本

降低成本是企業(yè)一直追求的目標(biāo)。在發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)中，低成本的要求從最初的生產(chǎn)線立項(xiàng)開始就貫穿于發(fā)動(dòng)機(jī)的整個(gè)項(xiàng)目過(guò)程中，始終如一。而復(fù)合加工刀具的采用以及合理使用，可以有效減少設(shè)備投資，贏得最大的經(jīng)濟(jì)效益。例如零部件上有斜孔需要加工時(shí)，常規(guī)方法是在CNC加工中心上增加一個(gè)軸，使零件被加工面旋轉(zhuǎn)到與主軸垂直的位置，以便加工，但成本約4萬(wàn)美元。相比之下，如采用復(fù)合刀具的方案：專用角度頭（圖6）＋標(biāo)準(zhǔn)刀具＋標(biāo)準(zhǔn)CNC加工中心，也完全能達(dá)到同樣的工藝要求，而專用角度頭的成本約3000美元�？梢�，成本下降是非常巨大的。

汽車產(chǎn)業(yè)傳統(tǒng)上是典型的規(guī)模經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)，但隨著時(shí)代的發(fā)展，人們對(duì)于自我的追求，對(duì)于個(gè)性化的要求越來(lái)越高。這也要求汽車產(chǎn)業(yè)必須適應(yīng)顧客的要求，進(jìn)行多品種、小批量的生產(chǎn)。

結(jié)束語(yǔ)

發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車的關(guān)鍵部件，其制造工藝非常的復(fù)雜。正像發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車的心臟一樣，發(fā)動(dòng)機(jī)制造技術(shù)的優(yōu)劣是汽車制造技術(shù)的集中體現(xiàn)。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)制造趨向于輕量化、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化、高性能化，發(fā)動(dòng)機(jī)制造技術(shù)和工藝也發(fā)生了很大的變化，高速、高效、柔性是制造工藝當(dāng)前的主要特點(diǎn)。這也符合了現(xiàn)代汽車工業(yè)多品種、小批量的生產(chǎn)要求。為了應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，除了采用先進(jìn)的制造設(shè)備以外，大量地應(yīng)用復(fù)合加工刀具也是提高動(dòng)力總成工藝水平的重要途徑。