发动机背后的切削技术
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本文作者臧亚伟
近年来,我国汽车工业实现了持续高增长,汽车及汽车零部件制造业已成为机床和刀具行业最大、最重要的用户。发动机是汽车的心脏,也是汽车最主要的组成部分,其零件制造工艺水平普遍高于其它汽车零件。发动机制造业一个明显的走向就是采用高速加工技术来提高效率,缩短交货时间,降低生产成本,提高市场竞争力。据统计,日本汽车制造业平均每5年切削效率提高28%。

新工艺、新刀具大量应用

发动机加工越来越多地向着高速加工的方向发展,越来越多地采用数控高速加工中心,很多加工中心机床的主轴转速已可达数万转。为了提高生产效率,减少或合并加工工序的趋势也很明显,例如取消半精加工,粗加工后直接进行精加工,粗镗后直接精镗,钻孔后精铰一次到位,面粗铣后一次精铣达到要求,在粗加工中尽可能多地切除加工余量,随后的一次精加工直接保证加工尺寸和形状、位置精度以及表面加工质量,这就对机床和刀具都提出了很高的要求。
面对高效加工的需要,刀具材料发生了很大变化,新型硬质合金刀具和超硬刀具在发动机中获得了广泛使用。新型硬质合金刀具具有高的硬度和良好的综合切削性能,同时又具有合适的性能价格比。
同时超硬刀具在汽车制造业获得了越来越广泛的应用,其中主要是CBN(立方氮化硼)、PCD(聚晶金刚石)刀具和陶瓷刀具的应用。用CBN制造的缸孔镗刀已可用在自动生产线以及铸铁、淬硬件的加工中,并从精加工领域扩大到半精加工领域,使切削加工效率大幅提高。现在汽车发动机的汽缸体、汽缸盖、变速箱的壳体、阀体、槽体、侧盖等零件很多都采用铝合金材料,这些零件的加工中就大量采用了PCD刀具,取得很好的效果。在铸铁缸体缸孔的粗镗和半精镗中,很多情况下都采用了陶瓷刀具。
为达到高效加工的目的,还大量使用组合式刀具和复合刀具,以简化工序、减少刀具数量、减少换刀时间和降低加工节拍时间。

刀具供应本地化

当前汽车制造业发展的特点是竞争加剧,如何能不断提高生产效率、降低制造成本,以具有竞争力的价格向客户提供高质量的产品,及时满足用户日益增长的需求,成为汽车制造业各企业共同关注的焦点。除了新刀具新工艺的大量应用之外,很多时候需要刀具供应实现本地化。
由于刀具是一种消耗产品,很多企业每年需投入大量资金购买国外刀具,不但供货周期长,且还需有一定量的库存,从而增加了生产成本。从长远的角度来看,刀具供应必然需要实现本地化甚至国产化。
上海通用汽车公司动力总成厂达世亮高工在接受记者采访时表示,现在国内汽车制造企业正努力研究和开发自主品牌的汽车产品,已有一些企业在产品工程方面实现了自主知识产权,但在制造和装备方面还是有不少地方需依赖于国外技术,关键工艺设备还是需要购买国外设备。他认为不仅在产品工程技术方面要有自主知识产杈,在制造工程方面,在工艺和装备方面也应该努力研究和开发,争取发展出有自主知识产权的制造技术及相应的装备,而这其中涉及到的相当大的一部分就是机床和刀具。
当然我们的汽车工业在发展自主品牌和自主知识产权技术的过程中还是要一步一个脚印地扎实进行,不能一蹴而就,但是我们现在必须重视制造工艺和装备方面的具有自主知识产权的技术和装备的研究和开发,要向这个方向努力。
本文作者:臧亚伟
原载:机电商报专刊《金属切削》2008年7月号
上载于:2008-12-19 13:33:42

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