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在汽车制造业,以现代制造技术、装备替代和更新传统技术、装备已成为潮流。在新材料和新工艺的推动下,面对新的市场需求,发动机孔加工的工艺装备发生了很大的变化。
近年来,我国五金工具工业虽有不小发展,但远落后于机床业的发展。生产中使用的高效先进刀具,大部分是从国外进口的(含外国资企业在中国生产的 刀具)。我们现在也出口不少刀具,但主要是廉价低档的标准刀具。2004年我国生产刀具约25亿件,其中20亿件是廉价低档刀具(大部分出口),这以后几 年出口的仍基本是中低档刀具。在美国市场上,中等规格的麻花钻每支价格约10美元,而市场上中国生产的低档麻花钻价格仅1美元,被用作手工工具。我国现在 有世界规模第一的汽车工业,但汽车工业从国外引进的高效生产线,所用的刀具80%~90%至今仍是进口刀具(含国内的外资企业产品)。现在我国刀具生产供 销情况是,高端先进刀具产品主要依靠从国外进口,而低档刀具产品恶性膨胀(大部出口),这种情况必须尽快改变。我国机械制造业生产中大量使用标准刀具,而 发达国家则大量使用高效先进刀具,致使我国加工效率远低于国外。我国五金工具厂仍大量生产传统标准数控套刀刀具,一些小工具厂还大量生产低档刀具,据统计,我国消 耗全世界 40%的工具材料,销售收入却只占全世界工具业的12%~15%。国外工具企业的毛利率都在40%左右,而我国工具厂的利润很低,部分工具厂还亏损。现在 我国的工具厂,以大量生产传统标准刀具为主。从机械制造业的技术发展趋势来看,今后我国工厂中的高效数控机床的比重将逐年增加,高效先进刀具的需求量将随 之迅速增加,而传统标准刀具的需要量将逐年减少。
近十年来,柔性机加工设备在动力总成厂自制件加工中得到了广泛的应用。众所周知,在以CNC为主的柔性较高的发动机机加工生产线上,尤其是铝合金箱体零件的加工,一台机床配备的刀具数量较多,换刀时间占据了机床辅助加工时间的绝大部分,所以减少刀具数量,采用复合刀具是提高机床效率的有效途径之一。复合孔加工采用的刀具有阶梯钻、阶梯钻铰及钻攻一体等,其中,阶梯钻和阶梯钻铰较常用。钻攻一体的刀具实际上是利用加工中心的插补功能对螺纹进行铣削加工。铝合金材质加工中广泛使用的多阶梯PCD铰刀是利用高精度成形磨削技术来保证切削刃形状获得优良一致的尺寸精度和表面粗糙度,使所有切削刃在不同加工负荷下都具有优良的切削性能。
在保证加工精度的同时提高刀具寿命,要求复合孔加工刀具具有高的刚性和旋转精度。这类刀具一般采用热装式刀柄或可调式刀柄,有些刀具厂则采用先热装再刃磨的方法保证复合刀具尤其是复合铰刀有足够高的旋转精度,从而提高孔的加工精度、提高机床刀具寿命。然而,采用该工艺制作的刀具需送回原厂进行重磨或重新镶片,这样就需要刀具管理部门根据重磨刀具需要的交货期适当地增加刀具的库存数量。
对于孔加工来说,机加工设备要具备高的进给速度和加速度,同时机床主轴的高转速对提高加工效率也非常重要,轴的快速进给速度和加速度关系到机床的辅助加工时间的长短。有些线镗工艺需要在加工中心上完成,针对这种情况一般是考虑在机床上设计特殊的刀架和夹具,提供必要的支撑和辅助支撑。需要注意的是,对于以生产标准型号加工中心为主的机床厂家来说,在其标准CNC上“去功能化”并不意味着成本的降低。