高速加工在國際上廣泛應用于航空航天制造蚤氏、模具制造漩仙、汽車零部件加工及精密零部件加工等行業(yè)缆镣，已經(jīng)成為企業(yè)競相攻關的技術方向载城。

高速切削工藝的優(yōu)點

高速切削不僅僅是切削速度的提高肌似，還需要在制造技術全面進步和進一步創(chuàng)新的基礎上，包括驅動诉瓦、刀具材料川队、涂層、刀具睬澡、測試及安全等技術的重大進步固额，才能達到切削速度和進給速度的成倍提高，才能使制造業(yè)整體切削加工效率有顯著的提高煞聪。高速切削工藝的優(yōu)點如下：

1.縮短生產(chǎn)時間

采用高速切削加工斗躏，切削速度和進給速度成倍提高，整體切削加工效率有顯著的提高讹荣，加工時間顯著縮短父森。

2.降低制造成本

更高的生產(chǎn)力水平必然引起制造成本的下降。采用高速切削設備與刀具可實現(xiàn)批量生產(chǎn)下的最低制造成本合杜。

3.高速切削吸收能量

采用高速切削加工秽烫，一方面減少了工件在加工過程中的發(fā)熱，特別在銑削加工中断迁。因發(fā)熱量的降低耙窥，工件升溫小，加工尺寸穩(wěn)定迎硼，對刀具和設備造成的損害也谢蛊ぁ；另一方面雹税，高速切削可加工硬質材料效岂，這一優(yōu)勢是普通機床所不能比擬的。

4.改善工件的加工質量

采用高速切削加工旧庶，加工精度和切削表面的質量可大大提高槐滔，零件表面粗糙度可達到微米級，減少和消除打磨谒所、拋光等輔助工時热康。

發(fā)動機制造中的高速加工

如今，隨著新的工藝不斷采用劣领，超硬材料刀具姐军、涂層刀具與合金材料刀具的不斷開發(fā)，高速加工在普通加工中也變得愈發(fā)重要尖淘。發(fā)動機制造中的高速加工中心奕锌、高速外銑及CBN砂輪高速磨削等應用十分普遍。

發(fā)動機制造業(yè)在高速加工的應用中以電主軸實現(xiàn)主軸高速和以直線電機實現(xiàn)高直線移動速度為主要特征村生，目的是用高主軸轉速和高速直線進給運動的單主軸加工中心來替代多主軸但難以實現(xiàn)高主軸轉速和高速進給的組合機床惊暴。主軸最高轉速一般可達60000r/min饼丘，最大進給速度100m/min左右。電主軸融合了許多尖端技術辽话，如一般采用復合陶瓷材料或電磁懸浮的高速軸承肄鸽、高速電機技術、定時定量油氣潤滑以及自動換刀裝置等油啤。也有一些公司為降低成本啄灭，不用直線電機，而采用中空通冷卻液党纱、加大直徑和加大導程的滾珠絲桿囊喜。

上汽通用五菱發(fā)動機工廠采用高速加工中心、CBN砂輪等高性能機床豹恶，實現(xiàn)了高速銑削加工和磨削加工汪具。

銑削加工

目前發(fā)動機中缸體、缸蓋大平面加工一般使用銑削技術旅峰。以鑄鐵材料的缸體在高速銑削加工中心上的銑削加工為例滞逼，采用了立方氮化硼(CBN)刀片，其切削速度可達到700～1500m/min蚯巍。

銑削的生產(chǎn)效率大大提高。對于鋁合金材料的缸蓋麻彬，則采用面銑刀進行高速切削加工浅涛。采用PCD刀片，銑刀直徑逐漸縮小窍各，并向多工位復式加工發(fā)展恤锣。

上汽通用五菱發(fā)動機工廠采用德國MAG公司的EX-CELL-O高速銑削加工中心，在發(fā)動機缸體缸蓋線總共布置了104臺全封。該加工中心結構马昙，X軸的加工范圍為0～630mm，Y軸的加工范圍為0～630mm刹悴，Z軸的加工范圍為0～710mm行楞，B軸可實現(xiàn)306°旋轉，W軸為帶有20個刀位的刀庫和相應的鉆頭折斷檢查裝置土匀。主軸為Weiss電主軸子房，轉速無極可調，最大為16000r/min就轧，驅動功率30kW证杭，使用免維護內冷刀柄，拉緊力達18000N妒御，用永磁芯片跟蹤刀具壽命解愤、尺寸及補償量等信息镇饺。設備附帶安裝了自動冷卻站、切削廢屑沖洗回收裝置送讲，可消除切屑飛散造成的機械故障戏喊，減輕機床清潔保養(yǎng)作業(yè)的強度，從而提高設備運轉率拭牌。

缸體篡前、缸蓋線的銑削、鉆孔方占、攻絲加工工藝全部由這104臺EX-CELL-O加工中心完成泡愉。

磨削加工

上汽通用五菱發(fā)動機工廠的曲軸加工中應用高速磨削，采用4臺美國LANDIS公司制造的外圓磨床升院，實現(xiàn)對曲軸主軸頸锄灾、連桿頸、油封和心軸等外圓的磨削加工匠借。在外圓磨削中采用了LANDIS公司的專利磨削技術覆霹，其使用CBN砂輪在一次夾緊工件的條件下對曲軸進行磨削加工。LANDIS磨床有高切削功率胆快，高精度的工件幾何外形煞陵，均勻的高精度尺寸及外表面質量等優(yōu)點，加工后烁焙，直徑公差可保證在±6mm之間航邢，加工面的粗糙度可控制在Ra0.8mm以內。LANDIS磨床能實現(xiàn)Marposs在線測量反饋骄蝇，自動補正膳殷，自動修砂輪等功能，而且測量頭用冷卻液同步冷卻大大減小溫度對測量的影響九火，可大大提高加工柔性赚窃，CBN砂輪每修整一次，可加工5000～10000件曲軸岔激。

車-車拉結合高速外銑

曲軸車-車拉工藝將車削和車拉工藝結合在一起勒极，使加工的柔性增大。不但可加工曲軸的主軸頸虑鼎、連桿頸河质、法蘭和皮帶輪軸頸，而且還可同時加工軸頸的外圓軸肩震叙、圓角和沿割槽掀鹅。結合曲軸的高速外銑后可大大節(jié)省加工時間。上汽通用五菱發(fā)動機工廠的曲軸加工使用全球領先的德國BOEHRINGER公司的5臺車-車拉床，實現(xiàn)對曲軸主軸頸出蛾、連桿頸和法蘭的加工促讶。BOEHRINGER車-車拉床使用雙主軸，雙刀盤結構掏躬，在保證加工精度的同時侮捷，提高了加工速度和生產(chǎn)效率。

鉆削加工

在發(fā)動機生產(chǎn)過程中续疲，孔加工的比例也比較高偶画，尤其是缸蓋和缸體的孔加工作業(yè)量比較大。其中鉆削加工約占60%嘁梦，其次為鏜削加工和攻絲加工祟期。

上汽通用五菱發(fā)動機工廠的發(fā)動機缸體缸蓋的鉆削加工使用EX-CELL-O加工中心完成，而曲軸的斜油孔滩蔼、法蘭端螺紋孔以及兩端定位孔等加工內容希弟，則使用日本HORKOS加工中心完成。曲軸生產(chǎn)線共采用10臺HORKOS加工中心粥搓，其中洞枷，兩臺OP10、4臺OP50鳖昌、3臺OP60和1臺OP100备畦。高速鉆削加工主要難點是如何提高排屑性能、提高工具剛性许昨、防止鉆尖過熱和回轉平衡性等問題懂盐。HORKOS加工中心以優(yōu)良的表現(xiàn)，再配以優(yōu)質內冷刀具车要，成功解決了這些高速鉆削加工中常見的問題允粤。

高速切削刀具的應用

高速加工的發(fā)展史就是刀具材料不斷進步的歷史崭倘。上汽通用五菱發(fā)動機工廠SOP初期采用的大部分刀具均為進口翼岁，國產(chǎn)化工作不斷取得突破，現(xiàn)在應用比較普遍的刀具主要有CBN和PCD刀具司光、涂層硬質合金刀具琅坡、陶瓷刀具等。另外残家，絎磨刀具的國產(chǎn)化也已取得重大突破榆俺。

1.CBN及PCD刀具

高速切削的代表性工具材料是CBN以及PCD。端面銑削使用CBN刀具時闸骨，其切削速度可達5000m/min扯殴。用CBN刀具加工20CrMo5淬硬齒輪（60HRC）內孔，表面粗糙度可達0.22μm，已成為國內外汽車行業(yè)推廣的新工藝鬓惶。凸輪軸和曲軸也采用CBN砂輪進行高速磨削榄路；在缸體、缸蓋鋁合金材料銑削加工中則廣泛采用PCD刀具庞炕，考慮到高速回轉時將會產(chǎn)生很大的離心力心篡，因此刀體采用高強度鋁合金材料制作。

為氧化鋁砂輪盒俏，因為氧化鋁基具有很高的化學穩(wěn)定性和有利的熱特性蔼说，綜合考慮實用性和經(jīng)濟性，主要應用于磨削量大的主軸頸外圓磨床敷主，而高端磨削刀具的代表CBN砂輪（見圖7）則應用于隨動要求更高的曲軸連桿頸外圓磨床唐绍。

2.硬質合金刀具

硬質件切削是高速切削技術的重要應用領域，即用單刃或多刃刀具加工淬硬零件究滞，它比傳統(tǒng)的磨削加工效率高症杏，而且簡化了工藝方法和環(huán)節(jié)，不僅節(jié)約了成本瑞信，而且更加柔性化厉颤。

在鉆削和銑削加工中，超細晶粒硬質合金適合于大多數(shù)應用凡简，它們同時具有較高的韌性和優(yōu)異的耐熱性逼友，從而可將有利的切削刃槽形與較大的前角及后角融為一體，這些特征的直接反映是降低了切削力和切削溫度秤涩；在攻絲時帜乞，特別高的扭矩以及在較高切削速度下升高的溫度需要采用非常堅韌且具有高耐熱性的切削材料。

上汽通用五菱發(fā)動機工廠采用內冷的硬質合金鉆頭代替過去的高速鋼鉆頭進行孔加工筐眷，攻螺紋也采用硬質合金絲錐來提高速度黎烈，缸蓋攻螺紋甚至采用無切削擠壓式絲錐。曲軸軸頸加工現(xiàn)改用硬質件加工方式匀谣，配合磨削和拋光照棋，達到表面粗糙度要求。

3.刀具涂層技術

為使切削工具既作到價格低廉武翎，又具備優(yōu)異的性能烈炭，可有效降低加工成本的技術，目前當首推涂層技術督巍。

刀具涂層的作用：可提高耐磨性卫道，提高刀具壽命，提高切削性能单旺；涂層的存在秒勿，降低刀具與切屑間的磨擦脂挥，借以增加鉆深,

降低切削力；鮮艷的涂層外表(金黃色吹兴、火紅色等)静熊，易觀測刀具的磨損情況；刀具表面存在涂層瘸利，可減少切削熱亩咪，降低熱量在刀具和工件上的相互作用（涂層隔離刀具和工件，杜絕化學反應怯路；涂層和刀具的導熱系數(shù)差異纲缠，可減少熱量在刀具上的積留）；優(yōu)質涂層可提高刀具性能蛉加，減少積屑瘤和月牙洼的形成蚜枢。

綜合分析涂層的經(jīng)濟性和性能，上汽通用五菱發(fā)動機工廠高速加工使用的立銑刀大都采用TiAlN系的復合多層涂鍍技術進行處理针饥，不同涂層鉆頭壽命厂抽。

結語

在大規(guī)模使用高速加工機床的背景下，伴隨著高速切削刀具的使用丁眼，現(xiàn)代高速加工技術的廣泛應用筷凤，對上汽通用五菱發(fā)動機工廠實現(xiàn)年產(chǎn)35萬臺發(fā)動機產(chǎn)能提供了保障。這些高速加工技術不但為上汽通用五菱發(fā)動機工廠加工了滿足市場需求的大量發(fā)動機零部件苞七，同時藐守，高速加工機床的加工質量穩(wěn)定性和可靠性，也為上汽通用五菱在市場的激烈競爭中保持領先蹂风，提供了質量保障卢厂。

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