今天，全球汽車制造商都在力爭(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。對(duì)于2011年5000萬輛的乘用車制造計(jì)劃來說，如果每個(gè)部件能節(jié)省一分錢，那么整個(gè)汽車行業(yè)將能削減八位數(shù)的成本。
基于上述原因，在發(fā)動(dòng)機(jī)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，而如何降低其加工成本也成為各家努力的方向。缸孔加工工藝通常為粗加工、半精加工和精加工。
若能縮短一個(gè)孔的加工周期，意味著剩余的3、5或7個(gè)孔的加工周期同比縮減（孔的數(shù)量取決于發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)）。由此，伊斯卡針對(duì)缸孔加工研發(fā)了專業(yè)刀具，以兩個(gè)工步替代了原來的三個(gè)工步，集成粗加工及半精加工銑刀于一體的新型刀具。
二合一刀具縮短加工周期
最近，伊斯卡協(xié)助德國(guó)的一家大型汽車發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)工廠，對(duì)缸孔加工進(jìn)行了工藝改進(jìn)，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，帶四個(gè)缸孔的發(fā)動(dòng)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，之前為16.6s），采用的刀具數(shù)量也下降了，用一把刀具即可完成過去數(shù)把刀具完成的工步。
雖然多功能刀具也不時(shí)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(gè)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(shì)才能得以體現(xiàn)。
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同軸度精度。
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五刃的CBN刀片于固定刀槽的銑刀完成。除加工周期長(zhǎng)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(duì)切屑的再次切削，不利于精加工且磨損切削刃。
汽車制造商希望能刀具廠商提供性價(jià)比更佳的替代方案，想在原有工藝基礎(chǔ)上，尋求更可靠的加工方式，力爭(zhēng)縮短加工周期，并保證工件表面質(zhì)量。
配對(duì)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。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1.0mm，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，以確保有效汽車零部件先進(jìn)加工裝備排屑。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。
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，確保切削加工更可靠。
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360m/min，刀片每刃切削量0.50mm。不同點(diǎn)在于，進(jìn)給量從0.07mm/齒提高到了0.10mm/齒，顯著提升了工作臺(tái)進(jìn)給及進(jìn)給率。效率提升，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，最終使先得刀片性能高出35%）。
在更新刀具的早期，刀具設(shè)計(jì)師注意到用戶現(xiàn)有機(jī)零工床主軸功率在刀具改進(jìn)后有效降低。這開啟了快速切削部裝之門，即便切削力增大，也不會(huì)令機(jī)床驟停。在更高的件備切削速率下，主軸功率也并未超出7.66kW。
軟件支持
伊斯卡采用了先進(jìn)的CAD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)，應(yīng)用于五軸加工中心。與汽車企業(yè)共同探索多年，伊斯卡的現(xiàn)場(chǎng)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，保證刀具在使用中的高剛性和高可靠性。
結(jié)語
在幾個(gè)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，屬意料之外的節(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。
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