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      今天，全球汽車制造商都在力爭生產(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)。針對乘坐室，可選用新型材料;針對底盤，可以制造通用型、模塊化的"平臺"以及更多的標(biāo)準(zhǔn)零件;對于附件和電子器件，可以研發(fā)更加精密的組件。對于2011年5000萬輛的乘用車制造計(jì)劃來說，如果每個部件能節(jié)省一分錢，那么整個汽車行業(yè)將能削減8位數(shù)的成本。

      據(jù)美國底特律的IRNInc.公司介紹，發(fā)動機(jī)的生產(chǎn)占乘用車總生產(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)動機(jī)生產(chǎn)，相比之下，是汽車生產(chǎn)環(huán)節(jié)中最復(fù)雜、最嚴(yán)謹(jǐn)且所耗成本最高的部件。發(fā)動機(jī)一般為企業(yè)自主生產(chǎn)件，設(shè)計(jì)方面的改進(jìn)有局限性。在實(shí)際使用中高溫、高壓的環(huán)境，也限制發(fā)動機(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)動機(jī)自身對公差的嚴(yán)格要求，無論如何，都無法避免金屬加工環(huán)節(jié)包括對鑄鐵的加工。例如，加工圓柱孔，在實(shí)現(xiàn)高金屬去除率的同時，必須保證尺寸公差帶控制在0.01mm內(nèi)，無論圓度和圓柱度相對值還是絕對值在精加工時，形位公差應(yīng)達(dá)到0.001mm。

      基于上述原因，在發(fā)動機(jī)復(fù)雜的制造工藝中，發(fā)動機(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)用也成為各家努力的方向。此加工通常包括三個步驟:粗加工、半精加工和精加工。

      打破此加工瓶頸，對縮減生產(chǎn)成本效果顯著。縮短了一個孔的加工周期，意味著剩余的3、5或7個孔的加工周期的縮減(孔的數(shù)量取決于發(fā)動機(jī)型號)。也因此，伊斯卡針對缸孔加工研發(fā)了專業(yè)刀具，以兩個工步替代了原來的三個工步，集成粗加工及半精加工銑刀于一體的新型刀具。

      1.二合一刀具縮短35%的加工周期

      最近，伊斯卡協(xié)助德國一家大型汽車發(fā)動機(jī)生產(chǎn)工廠對缸孔加工進(jìn)行了工藝改進(jìn)，結(jié)果實(shí)現(xiàn)了伊斯卡的承諾，并使得此工步降低成本成為可能。采用伊斯卡特制刀具，加工周期縮短了44%。現(xiàn)在，帶4個缸孔的發(fā)動機(jī)，每缸孔粗加工復(fù)合半精加工僅需9.2s，在相同切削條件下之前則需要16.6s。采用的刀具數(shù)量也下降了。曾經(jīng)需要各自刀具的工步，如今用一把刀具可以同時加工。

      雖然多功能刀具也不時出現(xiàn)在批量生產(chǎn)里，但將其運(yùn)用于加工缸孔等高公差要求的生產(chǎn)中，卻并不多見。原因就在于，只有刀具自身的每個部件都能完美運(yùn)轉(zhuǎn)且保持刀尖的鋒利，此類多功能刀具的優(yōu)勢才能得以體現(xiàn)。

      2.鏜削還是插銑

      刀具的第一步應(yīng)用，是加工GG25灰鑄鐵套筒，其將壓入鑄鋁發(fā)動機(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"，但加工過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，如圖1所示。

      在新款刀具之前，粗加工及半精加工由各自的專用刀具加工完成。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。除加工周期長達(dá)16.6s外，兩工步的刀具在清除切屑的問題上也表現(xiàn)得不甚理想，而對切屑的再次切削，不利于精加工且磨損切削刃。

      汽車制造商希望伊斯卡能提供性價(jià)比更佳的替代方案。他們的目標(biāo)是在原有工藝基礎(chǔ)上，尋求更可靠的加工方式，力爭縮短加工周期，并保證工件表面質(zhì)量

      3.配對的立裝刀片

      伊斯卡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(見圖2)。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。切削液經(jīng)由內(nèi)冷卻噴孔直達(dá)每刀片切削刃處，以確保有效排屑。為消減振顫，半精加工刀片組以非對稱的方式分布于圓周。

      立裝刀片時刀片與節(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，在有效減振的同時獲取更長的刀具壽命。此外，刀片立裝夾持，螺釘免于承受拉應(yīng)力，確保切削加工更可靠。

      4.更新切削參數(shù)

      分析機(jī)床設(shè)置，探尋加工周期縮短因素。轉(zhuǎn)速并未更改，仍為1500r/min，切削速度vc=360 m/min，刀片每刃移除材料0.50mm。不同點(diǎn)在于，進(jìn)給量從0.07mm/z提高到了0.10mm/z，進(jìn)而顯著提升工作臺進(jìn)給及進(jìn)給率。效率的提升，憑借的是采用強(qiáng)固的立裝刀具設(shè)計(jì)并使用束魔技術(shù)CVD刀片。伊斯卡束魔涂層刀片問世已有三年，涂層后處理使得刀片表面光滑，加工過程中摩擦力小，最終使得刀片性能高出35%。  

      在更新刀具的早期，伊斯卡的工程師注意到用戶現(xiàn)有機(jī)床主軸功率在刀具改進(jìn)后有效降低。這開啟了快速切削之門，即便切削力增大，也不會令機(jī)床驟停。在更高的切削速率下，主軸功率也并未超出7.66kW。

      5.CAD軟件支持   

      伊斯卡采用了先進(jìn)的三維軟件以求更好地開發(fā)新型的、用戶樂于使用的刀具。刀體嚴(yán)格遵守ISO9001質(zhì)量保證體系標(biāo)準(zhǔn)，于5軸加工中心上制成。伊斯卡在工業(yè)領(lǐng)域55年的經(jīng)驗(yàn)及在研發(fā)上的大手筆投入，共同成就了刀具的非凡效果。無論是對大型還是小型客戶，伊斯卡全球技術(shù)及物流支持網(wǎng)絡(luò)，都為保證交貨期提供了堅(jiān)實(shí)的后盾。

      與汽車企業(yè)共同探索多年，伊斯卡的現(xiàn)場服務(wù)工程師有效優(yōu)化了刀具的切削參數(shù)和加工工步，保障了刀具在使用中的高剛性和高可靠性。   

      6.工藝穩(wěn)定，節(jié)約成本

      在幾個月的新工藝試用中，伊斯卡不僅將加工周期縮短至9.2s，還成功地降低了刀片消耗。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，使每個刀片切削刃更多，共同有效延長了刀具壽命。