今天，全球的汽車制造商們都在力爭(zhēng)生產(chǎn)更經(jīng)濟(jì)和更節(jié)能的汽車，他們也擁有很多削減成本的方式，以實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。針對(duì)乘坐室，可選用新型材料；針對(duì)底盤，可以制造通用型、模塊化的“平臺(tái)”以及更多的標(biāo)準(zhǔn)零件；對(duì)于附件和電子器件，可以研發(fā)更加精密的組件。據(jù)統(tǒng)計(jì)，汽車工業(yè)投資的2/3用于購(gòu)買汽車制造的裝備。其中，刀具是最直接與被加工零件“親密接觸”的工具，它對(duì)最終產(chǎn)品的質(zhì)量和制造成本有著非常直接的影響。以轎車生產(chǎn)為例，刀具的消耗只占其制造成本的3%，但是卻影響到整個(gè)制造成本的25%甚至更多。

對(duì)于今年5,000萬(wàn)輛的乘用車制造計(jì)劃來(lái)說(shuō)，如果每個(gè)部件能節(jié)省一分錢，那么整個(gè)汽車行業(yè)將能削減8位數(shù)的成本。嚴(yán)苛的經(jīng)濟(jì)性要求、安全性要求，對(duì)于汽車配件供應(yīng)商來(lái)講，迫切需要新的更先進(jìn)的加工工具，在成本、利潤(rùn)、效率、安全、節(jié)能等諸多紛繁復(fù)雜的因素所纏繞的“蜘蛛網(wǎng)”中，闖出“效益”一條路。

發(fā)動(dòng)機(jī)加工：降低成本的關(guān)鍵所在

據(jù)美國(guó)底特律的IRN, Inc.公司介紹，發(fā)動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)費(fèi)用占到乘用車總生產(chǎn)成本的17%，然而卻并不適用任何以上的成本削減方式。而汽油發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)，相比之下，是汽車生產(chǎn)環(huán)節(jié)中工藝最復(fù)雜、要求最嚴(yán)謹(jǐn)、所耗成本最高的部件。發(fā)動(dòng)機(jī)一般為企業(yè)自主生產(chǎn)件，在設(shè)計(jì)方面的改進(jìn)存在一定的局限性。在實(shí)際使用中高溫、高壓的環(huán)境，也決定了發(fā)動(dòng)機(jī)只能選擇金屬材料。而即便使用最先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)，由于發(fā)動(dòng)機(jī)自身對(duì)公差的嚴(yán)格要求，無(wú)論如何都無(wú)法避免金屬加工環(huán)節(jié)，這其中也包括對(duì)鑄鐵的加工。例如，加工圓柱孔，在實(shí)現(xiàn)高金屬去除率的同時(shí)，必須保證尺寸公差帶控制在0.01mm內(nèi)，圓度和圓柱度（無(wú)論相對(duì)值還是絕對(duì)值）在精加工時(shí)，形位公差達(dá)到0.001mm。

基于上述原因，在發(fā)動(dòng)機(jī)零部件復(fù)雜的制造工藝中，發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔的加工，成為打破高成本的瓶頸，而如何降低其加工費(fèi)用也成為各制造商們努力的方向。大量尺寸不一的階梯孔、復(fù)雜結(jié)構(gòu)內(nèi)表面和細(xì)小的深油孔，加工精度要求極高，這就對(duì)加工所有的刀具結(jié)構(gòu)、主切削刃形狀、刀具材料、涂層以及斷屑、排屑性能提出了較高的特定要求。發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔加工過(guò)程通常包括三個(gè)步驟：粗加工、半精加工和精加工。打破這一加工瓶頸，對(duì)于縮減汽車生產(chǎn)成本的效果十分顯著。縮短了一個(gè)孔的加工周期，就意味著剩余的3、5或7個(gè)孔的加工周期的縮減（孔的數(shù)量取決于發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)）。

運(yùn)用先進(jìn)刀具提升效率降低成本

德國(guó)一家大型汽車發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)工廠，在對(duì)其發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔進(jìn)行加工時(shí)，刀具的第一步應(yīng)用，是加工GG25灰鑄鐵套筒，其將被壓入鑄鋁發(fā)動(dòng)機(jī)缸體。該工步需要將深度為138mm的孔從74.50mm擴(kuò)寬到76.10mm。盡管該工步名為“鏜缸孔”，加工過(guò)程卻更接近于垂直方向的鏜銑；刀具直徑依據(jù)缸孔最終直徑制作，沿Z軸進(jìn)刀的方式確保了加工孔的高同軸度。在最初加工時(shí)，該工廠采用專用刀具完成粗加工及半精加工。粗加工及半精加工工序均由夾持帶5刃的CBN刀片至固定刀槽的銑刀完成。加工周期長(zhǎng)達(dá)16.6 s；兩工步的刀具在清除切屑的問(wèn)題上也表現(xiàn)得不甚理想，而對(duì)切屑的再次切削，不利于精加工，而且會(huì)磨損切削刃。這家汽車制造商希望得到性價(jià)比更高的替代方案：在原有工藝基礎(chǔ)上，尋求更可靠的加工方式，大幅縮短加工周期，并保證工件表面的質(zhì)量。

針對(duì)這種情況，伊斯卡刀具公司為其提供的解決方案是在同一刀體上采用兩種裝夾方式，夾持帶涂層硬質(zhì)合金刀片，一種刀座形式用于粗加工，另一種刀座形式用于半精加工。四片粗加工刀片平行于刀具頂面夾持于固定刀槽中。三片半精加工刀片垂直夾持于可調(diào)節(jié)式刀座，分布于銑刀圓周。粗加工刀片組約擴(kuò)孔徑1.00mm；半精加工刀片組擴(kuò)孔徑 0.6mm。冷卻液經(jīng)由內(nèi)冷卻噴孔直達(dá)刀片切削刃處，以確保有效排屑。為消減振顫，半精加工刀片組以非對(duì)稱的方式分布于圓周。同時(shí)，立裝刀片，刀片與節(jié)圓呈切向排列而非垂直于節(jié)圓呈放射狀安裝。其原理是令主切削力指向最厚實(shí)的刀片截面從而提高每刃承載能力。切削負(fù)載直指刀體，在有效減振的同時(shí)獲取更長(zhǎng)的刀具壽命。此外，刀片立裝夾持，螺釘免于承受拉應(yīng)力，可以確保切削加工更可靠。此外，伊斯卡通過(guò)分析客戶的機(jī)床設(shè)置，更新切削參數(shù)，來(lái)探尋加工周期縮短的因素。伊斯卡并未更改機(jī)床的轉(zhuǎn)速，仍為1,500 rpm，切削速度 Vc=360 m/min，刀片每刃移除材料0.50 mm。而是將進(jìn)給量從0.07 mm/齒提高到了0.10 mm/齒，進(jìn)而顯著提升工作臺(tái)進(jìn)給及進(jìn)給率。

在幾個(gè)月的新工藝試用之后，這家汽車制造商發(fā)現(xiàn)，運(yùn)用伊斯卡新研發(fā)的特制刀具，缸孔加工的周期比以前縮短了44%。帶4個(gè)缸孔的發(fā)動(dòng)機(jī)，在相同切削條件下，每一個(gè)缸孔的粗加工復(fù)合半精加工從原先到16.6 s縮短到現(xiàn)在的9.2 s。同時(shí)，加工過(guò)程中所采用的刀具數(shù)量也大大下降，幫助用戶減少了刀片消耗。曾經(jīng)需要各自刀具的工步，如今用一把刀具可以同時(shí)完成加工。意料之外的節(jié)省，除了因?yàn)橥繉佑操|(zhì)合金刀片較CBN刀片更加經(jīng)濟(jì)；還由于刀片立裝夾持，使每個(gè)刀片切削刃更多，共同有效延長(zhǎng)了刀具壽命。

作為發(fā)動(dòng)機(jī)的另一重要部件，連桿與曲軸和活塞銷配合的孔要求具有很高的精度，多采用粗鏜、精鏜、鉸孔和拋光的加工工藝，其中鉸孔精度和難度最高。某汽車零部件制造商在加工連桿大頭孔時(shí)，使用了山高刀具的新型X-Fix大直徑多齒鉸刀。在使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，這款鉸刀的直徑覆蓋范圍從40mm到155mm，能夠獲得IT6級(jí)公差，使用非常方便。而且這款鉸刀的齒數(shù)比同類型刀具更多，包括了3、5、7、9四種齒數(shù)，大大提高了加工效率；而且刀具加工過(guò)程中非常穩(wěn)定可靠，極大地降低了加工成本。客戶對(duì)此非常滿意。

山高刀具（上海）有限公司技術(shù)總監(jiān)王瑋不久前在2011上海大學(xué)先進(jìn)制造工藝與刀具技術(shù)研討會(huì)上向與會(huì)的專家學(xué)者介紹了山高這款X-Fix新型鉸刀在汽車行業(yè)的一些成功的應(yīng)用案例。

據(jù)介紹，這款鉸刀成功地實(shí)現(xiàn)了最高的進(jìn)給量、最高的性能和最高的精度三者的結(jié)合。其采用模塊化結(jié)構(gòu)的刀桿，帶Capto和Graflex系統(tǒng)的寬范圍的接長(zhǎng)桿系列，可以實(shí)現(xiàn)高達(dá) 6.5X D 的鉸削深度，鉸刀的倒錐由精密制造的刀片座提供，因此無(wú)需進(jìn)行調(diào)整。X-Fix鉸刀具有8個(gè)切削刃的可轉(zhuǎn)為刀片，每片刀片覆蓋直徑范圍從40mm到155mm；用于高進(jìn)給性能的多齒，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)量加工。要設(shè)置直徑，僅靠一個(gè)螺釘即可固定刀片，而唯一要記住的設(shè)置值是25μm。獲得專利的預(yù)載導(dǎo)向條系統(tǒng)可以保證切削過(guò)程的穩(wěn)定性，并確保可靠的刀具壽命。加工操作的質(zhì)量和安全性得以保證，并且簡(jiǎn)化了刀具成本管理。為了降低庫(kù)存，用戶可以對(duì)所有 Xfix（從直徑 31.5 到 60.5 mm）都使用相同的刀片并且無(wú)需重磨。穩(wěn)定的刀具壽命、最新的鍍層技術(shù)以及刀片每刃的低成本都大大降低了 XfixTM 鉸削加工的成本。