撰稿：蘭生數控機床銷售有限公司  范琦

采用加工中心取代剛性生產線在我國汽車制造中早已開始部分應用。近幾年也開始應用高速加工中心。表 1 是我國汽車行業(yè)中使用的部分高速加工中心及其性能指標。

20 世紀 80 年代以來，我國相繼從德國、美國、法國、日本等引進了多條較先進的轎車數控生產自動線，使我國轎車制造工業(yè)得到較快的發(fā)展。其中較典型的是來自德國的一汽大眾捷達轎車和上海大眾桑塔納轎車自動生產線，技術上處于國際 20 世紀 90 年代中期水平，其中應用了較多的高速加工技術。  

1 ．引進的捷達數控轎車自動生產線概況

一汽大眾捷達轎車自動生產線由沖壓、焊接、涂裝、總裝、發(fā)動機及傳動器等高速生產線組成。年產轎車能力15萬輛，制造節(jié)拍 1 . 50min ／輛。生產具有國際 20 世紀 90 年代水平的 4 缸、 6 缸捷達奧迪轎車五汽門電噴發(fā)動機及配套的傳動

器，生產節(jié)拍 30 一 40s／臺，生產線部分采用風冷干式切削加工技術，其機械加工工藝流程反映了當代轎車制造業(yè)中的先進技術水平。

    2 .一汽大眾轎車發(fā)動機、傳動器生產線上應用的高速加工技術

一汽大眾捷達奧迪轎車發(fā)動機、傳動器零部件生產線上，幾乎所有的切削刀、輔具（工具）均為進口產品 〔 來自 49 個外國公司），關鍵工序的設備也是進口的數控機床。其典型技術特點簡要分述如下：

刀具材料的選用：以超硬刀具材料為主，采用 CBN 、SiN 陶瓷、 Ti 基陶瓷、 TiCN 涂層刀具材料加工高強度鑄鐵件，銑削速度達 2200m / min;采用 PCD 、超細硬質合金刀具加工高 Si-AL 鑄造件，銑削速度也達 2200m / min ，鉆、鉸削速度達 80 - 240m / min ；采用 SiN 陶瓷、 Ti 基陶瓷及 TiCN 涂層刀具加工精鍛結構鋼零件，車削速度達 200m / min ；采用高 Co 粉末冶金表面涂覆 TiCN的高速鋼整體拉刀、滾刀、剃齒刀，以及硬質合金機夾組合專用拉刀，加工各種精鍛鋼件、鑄鐵件，拉削速度 10 一 25m / min，滾削速度 110m / min ，剃齒切速 170m / min 。

刀具典型結構與加工工藝：零件孔加工刀具采用多刃復合式（刀刃機夾、鑲焊組合）結構，以鉸削、擠削替代磨削，在一次性走刀過程中完成孔的精加工，轉速達 3000 r / min ，進給速度達 1 . 5 一 3m / min ，精度可達 5 一 7 級，表面粗糙度 R_a0.7 μm；零件平面銑削刀具多采用密齒、過定位、重復夾緊結構，徑、軸向雙向可調的高速密齒面銑刀。直徑25mm-400mm , 軸向跳動＜士0.0025mm 。.零件裝配平面的加工，是以銑代磨，表面粗糙度凡。 R_a0.7 μm，不平度＜0.02mm 。曲軸主軸頸、連桿軸頸加工，采用雙工位車一拉削專用刀具，刀盤直徑 700mm ，圓周裝有 40 個硬質合金涂層刀片，每 10 片為一組，切削速度 150m / min 快進速度花4.6m / min ，切削余量 1.5 一 3mm ／徑向，班產 350 件；曲軸主軸軸承蓋加工，采用側置、排列式機夾復合成形拉削專用刀具，安裝三種、共 713 片可轉位硬質合金涂層（ TICN ）刀片，進給速度 25m / min ，班產 1750件，拉削切削余量 1 . 5 -3mm ；缸體曲軸及缸蓋凸輪軸主軸的裝配圓弧面、側面的加工，采用組合式、軸向串聯(lián)、機夾三面刃專用盤銑刀，由 6 一 8 個刀盤成組裝配，共安裝約 146 片機夾可轉位涂層刀片，在一次徑向走刀中，完成 10 個側面的銑削加工，加工余量 1 . 5 - 2mm ；傳動器同步齒圈座的外圈漸開線齒及三等分直槽的加工，采用長 1800 mm 的筒式專用外拉刀，一次走刀拉削成形，拉削速度 l0m / min , 三工位班產 1440 件；發(fā)動機 5 種傳動軸上的花鍵齒形（ M = 0.8 mm ）加工，采用雙工位、成對配置的搓、擠無屑加工專用刀具，其一次往復運動，將花鍵齒形搓擠成形，班產共 800 件；傳動器的齒輪加工，采用多頭小直徑涂層高速滾刀及徑向剃齒刀滾、剃成形，以剃代磨，班產 800 件；差速器殼體內球面的鏜削，采用機床主軸內置式、推拉桿軸向往復運動，帶動鏜刀頭二維成半圓軌跡移動，疊加殼體回轉運動，一次走刀完成其球面成形鏜削加工；缸體氣缸孔幢削采用雙工位、機床主軸內置式、軸向往復運動推拉桿機構，正向走刀進行粗鏜，回程走刀進行精鏜，進給速度達 80om / min ；一些零件的軸端頭外圓柱面加工，采用成形組合外圓銑、鉸削專用工具，一次走刀完成外圓、端面粗加工，替代單刃車削加工工藝。上述專用高速、高效刀具結構不勝枚舉，與相應專用數控機床組合成各加工工位，生產節(jié)拍為 20 一 40s 。零部件的精度與質量 60 % - 80 ％決定于這些專用刀具及數控機床的精度和質量， 20 ％一 40 ％決定于零件毛坯的精度與質量。生產流程中，質量監(jiān)測工序為機外抽檢。

發(fā)動機、傳動器兩條生產線共有 25 。多臺數控機床采用 HSK 高速空心刀柄，共計六個規(guī)格： 32 ＃、 40 ＃、 50 ＃、 63 ＃、 80 ＃、 100 # ，其中以 40 ＃、 50 ＃、 63 ＃三種規(guī)格使用數量最多。 HSK 空心刀柄與上述各種多刃專用銑刀、復合式孔加工刀具組成高速工具系統(tǒng)，完成 250 多個工序、工位的切削加工，其高速動平衡精度為鎮(zhèn) G2 . 5 。

高速專用數控機床：一汽大眾轎車發(fā)動機、傳動器關鍵零件的多數加工工藝都突破了傳統(tǒng)機加工理念，其高速專用數控機床也突破了傳統(tǒng)結構設計形式。機床結構設計是以各種高速多刃專用成形刀具和加工工藝為主導，滿足整條生產線各加工工位、加工工序生產節(jié)拍均衡及穩(wěn)定的質量與精度要求，在一次往復進給過程中，高速加工發(fā)動機、傳動器各種零部件。把機床數控系統(tǒng)、加工精度與表面質量、零部件的材料性能等各項技術參數，以及各加工工位、工序的具體技術要求，分解成各個單一的技術指標，因而機床結構相對簡捷，數控系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，其加工工藝數據固化在數控系統(tǒng)中。這些機床一般都具備動態(tài)剛度好、主軸回轉和行程定位精度高的特性。機床主軸轉速一般在 6000r / min 以下，進給速度在 20m / min 以內。

安裝筒式外形拉刀的專用數控機床及曲軸專用數控車一拉機床較為典型。前者的結構特點是：在三臺 60 多噸推力的液壓千斤頂上固定豎裝三把柱狀專用外形拉刀筒體，在數控（系統(tǒng)的控制）下，將同步齒圈座零件半成品，間歇式自下推人，由上頂出，使零件彼此擦疊逐一拉削，并全程通過拉刀筒體，完成該零件外圈漸開線直齒及 120^o三等分直槽的拉削加工工序。這臺專機生產率可替代由 13 一 16 臺高速滾齒機、插（銑）床組成的生產線。曲軸專用車一拉機床是由中型數控車床改造而成的專機，其專用數控系統(tǒng)使曲軸回轉的速度和轉角，與盤式車拉刀齒的每 90⁰間隙式轉角、逐刃跟進成車拉削的加工動作相匹配，使二者各自在回轉一圈與往復分度 90⁰的車拉削加工運動過程中，動作相互協(xié)調、和諧，其工件的質量、精度基本決定于盤狀拉刀徑向精度及專機進給定位精度。這臺雙工位車一拉數控專機可替代十臺以上數控成形車床和五臺以上內銑式曲軸加工機床。該線其他專用數控機床一般都要求剛度、功率足夠，主軸回轉精度達到 2 一 5 μ m ，定位精度± 2 一 5μm ，直線運動精度 5 一 10 μm / 300mm 。