復合刀具帶來的綜合效益

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)動機制造技術(shù)和工藝也發(fā)生了很大的變化，高速、高效、柔性是制造工藝當前的主要特點。為了應對這些挑戰(zhàn)，除了采用先進的制造設備以外，大量地應用復合加工刀具也是提高動力總成工藝水平的重要途徑。

目前，我國轎車生產(chǎn)企業(yè)新建的發(fā)動機生產(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、高進給速度、高加速度和快速換刀等特點，因而柔性生產(chǎn)線實現(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，具有以下幾個突出的特點：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%。是什么原因帶來刀具成本的放大效應呢？原因就在于復合加工刀具在提高生產(chǎn)效率上發(fā)揮了巨大的作用。

復合加工刀具一般是將幾個加工內(nèi)容組合在一把刀具上，從而只通過一次進給，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間，降低了生產(chǎn)節(jié)拍，提升了生產(chǎn)力。如在發(fā)動機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40s左右。而通過在CNC加工中心上采用了復合加工刀具后（圖2），加工效率得到了極大地提高，加工時間減少了約70%，僅需12s。同時，不僅可以節(jié)省了一臺車床，而且在不增加機床的情況下，將產(chǎn)量提高了3倍。

高質(zhì)量

采用復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)動機零部件的加工要求十分苛刻，在加工過程中，不僅要保證相關尺寸的精度，同時還要保證相關尺寸要求之間的位置、輪廓等精度要求。為了達到這些尺寸要求如果采用幾把刀具進行加工，那么在加工過程中很難保證各尺寸之間的位置精度，這就不得不停機花費大量的時間調(diào)整機床，但如果采用了復合加工刀具，就能輕松解決這些問題。

圖3所示零部件加工要求，從圖中可以看出，各相關尺寸具有很高的同心度要求，用來保證后續(xù)刀具的加工工藝性。采用圖4所示的復合刀具，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，排除了機床多次換刀加工帶來的重復定位精度誤差的影響。

高穩(wěn)定性

汽車發(fā)動機的加工制造即有規(guī)�；�生產(chǎn)的特點，同時又對質(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)量開始的預防工作。高穩(wěn)定性的制造質(zhì)量才是針對召回制度的預防工作中的最重要的一環(huán)，對此各大汽車制造廠商都給予了高度的重視。

例如，在發(fā)動機零部件的加工中對關鍵尺寸的工程能力指數(shù)要求Ppk≥1.67，一般尺寸也要求達到Ppk≥1.33。對加工機床設備的主要要求是：高速度、高精度、高精度保持性——高機床工程能力指數(shù)（Cm/Cmk值）；對復合加工刀具的要求是通過特殊的設計，滿足高速度、高精度、高精度保持性的要求。

例如為適應高速加工的要求，復合加工刀具都必須經(jīng)過嚴格的動平衡處理和驗證。為了保證滿足高精度、高精度保持性的要求，復合加工刀具對刀柄的選擇、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)動機缸蓋的導管、座圈加工工序是汽車行業(yè)中難加工的典型。其特點是尺寸公差小，圓度、同心度要求高，加工表面的形狀精度要求高。通過采用有導條的專用復合加工刀具（圖 5）加工，很好地滿足了加工要求。該復合加工刀具具有如下特點：

□ 采用多處導條，減少了跳動，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，又保證了導管、座圈加工的精度穩(wěn)定性，實現(xiàn)了高可靠性。

低成本

降低成本是企業(yè)一直追求的目標。在發(fā)動機生產(chǎn)中，低成本的要求從最初的生產(chǎn)線立項開始就貫穿于發(fā)動機的整個項目過程中，始終如一。而復合加工刀具的采用以及合理使用，可以有效減少設備投資，贏得最大的經(jīng)濟效益。例如零部件上有斜孔需要加工時，常規(guī)方法是在CNC加工中心上增加一個軸，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4萬美元。相比之下，如采用復合刀具的方案：專用角度頭（圖6）＋標準刀具＋標準CNC加工中心，也完全能達到同樣的工藝要求，而專用角度頭的成本約3000美元�？梢姡�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)濟產(chǎn)業(yè)，但隨著時代的發(fā)展，人們對于自我的追求，對于個性化的要求越來越高。這也要求汽車產(chǎn)業(yè)必須適應顧客的要求，進行多品種、小批量的生產(chǎn)。

結(jié)束語

發(fā)動機是汽車的關鍵部件，其制造工藝非常的復雜。正像發(fā)動機是汽車的心臟一樣，發(fā)動機制造技術(shù)的優(yōu)劣是汽車制造技術(shù)的集中體現(xiàn)。隨著發(fā)動機制造趨向于輕量化、結(jié)構(gòu)簡單化、高性能化，發(fā)動機制造技術(shù)和工藝也發(fā)生了很大的變化，高速、高效、柔性是制造工藝當前的主要特點。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。為了應對這些挑戰(zhàn)，除了采用先進的制造設備以外，大量地應用復合加工刀具也是提高動力總成工藝水平的重要途徑。