汽車制造業(yè)中怕膛，切削加工的重要性和復(fù)雜性非常突出潜佑。近年來，汽車制造過程中切削加工的變化和發(fā)展尤為令人矚目宏动，新工藝、新方法層出不窮蒂鹏。

為什麼說汽車制造業(yè)中斜孩，切削加工的重要性和復(fù)雜性極為突出？這是由于沦恩，大量的多種類零件需要進(jìn)行精密筑唁、高速、高效加工拒惯；汽車生產(chǎn)自身大批量饺饭、嚴(yán)格按照節(jié)拍進(jìn)行流水生產(chǎn)的特點；與此同時职车，激烈的巿場競爭也進(jìn)一步加劇了對汽車生產(chǎn)柔性化和切削加工制造本錢控制的要求瘫俊。

近年來，可以看到汽車制造過程中的切削加工發(fā)生了很大變化并獲得全新發(fā)展悴灵，出現(xiàn)了不少新工藝扛芽、新方法。

比如积瞒，曲軸加工采用車–車?yán)狻⑼忏娀騼?nèi)銑；連桿加工采用漲斷工藝茫孔；凸輪軸加工采用裝配式凸輪軸然後直接磨削成形的工藝方法叮喳；氣缸體主軸承孔、連桿大頭孔加工采用絞珩工藝等缰贝。生產(chǎn)過程中馍悟，大量采用數(shù)控加工中心機床組建的柔性加工綫，切削速度和進(jìn)給量等切削參數(shù)普遍大幅進(jìn)步剩晴，制造過程加速向著高速锣咒、高效加工的方向發(fā)展，創(chuàng)新的刀具結(jié)構(gòu)砰声、全新的刀具材料和新型的表面涂層被不斷采用仆洞，等等。而且，對生產(chǎn)過程和加工質(zhì)量的穩(wěn)定性要求也更為嚴(yán)苛柄童，對制造本錢的控制亦趨緊拇从。

所有這一切，都對切削加工提出了新挑戰(zhàn)免趋。

切削加工是一個系統(tǒng)題目

在高精密、高速术拇、高效率的大規(guī)模汽車制造切削加工生產(chǎn)中蔬透，有時會發(fā)生種種異常情況，包括工件加工尺寸超差祠烁；位置度不符合要求发荧；加工的表面形貌不理想；刀具崩刃饰吕、折斷刃唤、異常磨損、刀具壽命短和刀具本錢居高不下白群，等等尚胞。而這些題目需要在盡可能短的時間內(nèi)獲得解決，否則將給汽車制造的正常生產(chǎn)帶來很大影響帜慢。

1.只是由于刀具出了題目笼裳？

實際工作中，不少人往往有一種習(xí)慣性思維粱玲，切削加工中一旦出現(xiàn)異常躬柬，就以為是刀具出了題目，大量的工作和解決措施也多圍繞著刀具進(jìn)行抽减，其結(jié)果卻是花了很多精力和時間允青，原因仍不甚明了，題目得不到徹底解決卵沉。

實在颠锉，切削加工特別是高效加工是一個系統(tǒng)題目，刀具只是這個系統(tǒng)中的一個環(huán)節(jié)偎箫。在切削加工中姚熊，所加工的工件毛坯、設(shè)備莱检、刀具红最、夾具、切削液等共同組成了一個系統(tǒng)斗赘，切削加工的題目是這個系統(tǒng)中多個因素和變量綜合作用之下的產(chǎn)物拟艳。

而且，對於不少企業(yè)而言，這個“系統(tǒng)”可能并不僅僅表現(xiàn)為一道工序或一臺設(shè)備悦浙，而是整條生產(chǎn)綫愤栽；而刀具自身又是其中的一個子系統(tǒng)，包括刀具結(jié)構(gòu)挟七、幾何外形齿喧、刀體材料、切削刃材料相贺、刀具涂層等等多個方面轻欣。

上述所有的因素綜合在一起，影響和決定著產(chǎn)品的尺寸肃弟、外形玷室、位置、表面形貌笤受、加工精度等穷缤，而整個系統(tǒng)中的任何一個因素發(fā)生變化，都會對系統(tǒng)的輸出即加工質(zhì)量箩兽、加工效率和加工本錢發(fā)生影響津肛。

舉個很好理解的例子，在過往比肄，人們固然已經(jīng)感覺到切削液對切削加工有作用快耿，但往往也只是將其作為生產(chǎn)加工中的一般輔助材料來處理。但現(xiàn)在的生產(chǎn)實踐卻告訴人們芳绩，作為整個切削加工系統(tǒng)之一環(huán)的切削液已經(jīng)重要到如此的程度掀亥，以至於假如切削液選擇分歧適或是治理不當(dāng)甚至?xí)斐缮a(chǎn)無法正常進(jìn)行，刀具不能正常使用妥色。

又比如搪花，銑削加工出來的工件表面質(zhì)量達(dá)不到要求，更換多家刀具供給商的不同改進(jìn)的銑刀也還是達(dá)不到要求锉窑，終極更換機床主軸後岛牺，所加工的工件質(zhì)量達(dá)到了要求，發(fā)現(xiàn)題目的真正根源并不在刀具袁朗，而是系統(tǒng)中的其它因素發(fā)生了題目涮愧。

2.廣義上的“切削加工系統(tǒng)”

機床主軸的跳動，加工過程中的振動跃渠，刀具的動平衡订搏，切削液的品種、濃度沛四、壓力和流量框辞，刀具的預(yù)調(diào)整蛔颖，以及切削參數(shù)的匹配等等，都會對切削加工的結(jié)果產(chǎn)生重大影響缤媒，而影響切削加工結(jié)果的原因遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止這些政拾。

為了進(jìn)步切削加工效率，近年來高效切削獲得了廣泛應(yīng)用岔冯，可是需要留意的是贸桶，對於汽車制造業(yè)的切削加工來說，真正的高效加工追求的不僅僅是單臺機床的高切削效率桌肴，還要求實現(xiàn)整條生產(chǎn)綫的高切削效率刨啸，也即追求整個系統(tǒng)的高效率。這就需要公道地安排工藝识脆、合適的機床設(shè)備和高效刀具，科學(xué)的治理和完善的過程控制體系以及快速善已、可靠的刀具供給物流體系等灼捂。

站在這個高度看，切削加工這個系統(tǒng)就更大换团，它不僅是被加工工件和加工裝置悉稠、加工介質(zhì)組成的物質(zhì)系統(tǒng)；還包括刀具的壽命控制艘包、刃磨的猛、調(diào)整、采購供給治理想虎、本錢核算和控制等組成的治理系統(tǒng)卦尊；切削參數(shù)設(shè)定和調(diào)刀與修磨規(guī)范等組成的技術(shù)系統(tǒng)；切削數(shù)據(jù)庫和刀具治理軟件等組成的信息系統(tǒng)等等桶悍。

 切削加工系統(tǒng)的構(gòu)成

1.組成要素

包括機床乐跺、夾具、刀具讼逐、切削液症忽、被加工工件、操縱者凸翩，等等牙晰。

2.各個子系統(tǒng)

包括工藝系統(tǒng)、切削摩擦學(xué)系統(tǒng)肪麦、刀具系統(tǒng)较谣、機床系統(tǒng)、夾具系統(tǒng)烫奏、刀具治理系統(tǒng)苇皂、切削質(zhì)量控制系統(tǒng)，等等。

3.輸進(jìn)

包括待加工的工件毛坯仰铃，各項加工要求等婿着。這 要留意的是，工件毛坯是系統(tǒng)的輸進(jìn)醋界，可是它進(jìn)進(jìn)切削加工系統(tǒng)後竟宋，又成為切削加工系統(tǒng)中的一個部分，對切削加工系統(tǒng)中的其他變量和切削加工系統(tǒng)輸生產(chǎn)生影響形纺。

4.輸出

即加工完成的產(chǎn)品丘侠，實現(xiàn)的加工結(jié)果，如加工質(zhì)量逐样、加工效率蜗字、加工本錢等。

5.反饋和控制

丈量和控制形成了輸出對輸進(jìn)的影響（如圖1）脂新，這是一種反饋挪捕。反饋有正反饋也有負(fù)反饋，輸出對輸進(jìn)響應(yīng)的誤差争便，通過合適的反饋可得到及時糾正级零，使輸出向輸進(jìn)要求的中心值收斂，否則輸出就會愈加偏離目標(biāo)值滞乙，出現(xiàn)成批的加工分歧格品淤汽。

圖1 切削加工系統(tǒng)的反饋與控制

切削加工系統(tǒng)工程的發(fā)展和應(yīng)用

切削加工既然是個系統(tǒng)題目，就只能用系統(tǒng)的觀點和方法來分析和處理脱处。系統(tǒng)工程是近三十年發(fā)展起來的一門新興的綜合學(xué)科卸能，重在運用系統(tǒng)觀點和系統(tǒng)方法處理復(fù)雜的工程、科研和生產(chǎn)任務(wù)绎噩。鑒於系統(tǒng)工程的理論和方法本身也處在研究和發(fā)展過程中帕卦，而將其應(yīng)用於切削加工領(lǐng)域，就更有很多題目要回答和解決缨诱，需要發(fā)展新的理論和新方法漫从，進(jìn)行不斷的探索和努力。

切削加工系統(tǒng)工程回屬於系統(tǒng)工程這門大的學(xué)科纳倒，但又是針對切削加工過程應(yīng)用所形成的一個專門分支學(xué)科躁盗，因而很多方法將是切削加工領(lǐng)域所特有的。為使切削加工真正成為高效加工苟暗，不僅要進(jìn)行理論探討拗酌，更要立足切削加工要達(dá)到的目的、實現(xiàn)大批量且柔性化的高效加工這個角度來進(jìn)行分析和應(yīng)用韭寸，因此春哨，觀念和方法的創(chuàng)新必不可少荆隘。

不論是從事工藝規(guī)劃和設(shè)計、現(xiàn)場技術(shù)支持和生產(chǎn)治理赴背，抑或從事刀具設(shè)計椰拒、刀具制造、刀具銷售凰荚、刀具應(yīng)用燃观，還是分析解決與刀具有關(guān)的切削加工題目，都必須從系統(tǒng)的觀點出發(fā)予以分析和解決便瑟。這要求我們具備切削加工系統(tǒng)工程的知識缆毁，了解該系統(tǒng)中的各個子系統(tǒng)，應(yīng)用系統(tǒng)工程的方法獲得切削加工題目的整體解決方案到涂。

應(yīng)用系統(tǒng)方法分析和解決切削加工題目

通過運用系統(tǒng)工程脊框，能夠?qū)⒂邢薜娜肆Α⑽锪摹⒇斄Y源運用到正確的方向缚陷，解決切削加工中的困難。

1.熟悉切削加工的系統(tǒng)特徵

①系統(tǒng)的整體性：切削加工是一個完整的系統(tǒng)必痢，因此在解決題目時必須建立系統(tǒng)的概念，考慮其整體性漂手。

②系統(tǒng)的相關(guān)性：切削加工系統(tǒng)是一個多變量多輸進(jìn)的系統(tǒng)涤朴，其內(nèi)在各部分緊密相連并有交互作用，需要在綜合考慮的基礎(chǔ)上分析和解決切削加工題目曼散。

③系統(tǒng)的動態(tài)性：不能靜止地看題目茁升，而需進(jìn)行動態(tài)分析。

注重各子系統(tǒng)的接口和聯(lián)系污兄，深進(jìn)理解各子系統(tǒng)并遵循其運行的客觀規(guī)律鹰泡，努力使系統(tǒng)處於受控狀態(tài)。

2.始終持有系統(tǒng)的觀點

①剛性：指機床午四、夾具叛冠、工件和刀具整個系統(tǒng)的剛性，而非孤立的機床本身的剛性支礼。

②跳動：是刀具裝在主軸上的跳動把奢，而不僅是刀具本身的跳動；是機床運動過程中的動態(tài)跳動滨溉，而不僅僅是機床停止過程中的靜態(tài)跳動什湘。

③高效加工：夸大整條生產(chǎn)綫的高效，而不僅是單個工序或單臺設(shè)備的高效晦攒。

④制造本錢：亦是系統(tǒng)的綜合本錢闽撤，在相同口徑和條件下進(jìn)行的比較得哆，是從總體和長遠(yuǎn)權(quán)衡的本錢。

3.區(qū)分影響系統(tǒng)變化的普通原因和特殊原因

切削加工系統(tǒng)作為一個動態(tài)系統(tǒng)哟旗，其中一直在發(fā)生著各種變化贩据，從系統(tǒng)工程的觀點看，影響其變化的原因可分為普通原因和特殊原因热幔。普通原因是系統(tǒng)中固有的隨機變化的因素乐设，而特殊原因不是系統(tǒng)所固有的，但會引起系統(tǒng)輸出的明顯變化绎巨。

從刀具壽命隨時間變動的示意圖可見（圖2）近尚，刀具壽命原來在某個均勻值四周發(fā)生上下波動，引起這種微小波動的原因是系統(tǒng)普通原因场勤，但是假如一段時間後刀具壽命忽然變短或變長戈锻，這就必然存在某種特殊原因。

圖2 刀具壽命隨時間變動的示意圖

這時首潮，就必須將這種特殊原因找出來并采取相應(yīng)措施彬膘，或者是使刀具壽命恢復(fù)到原有程度，或是發(fā)現(xiàn)了某種有利因素剑学，則應(yīng)想法將其鞏固下來绝皇，成為系統(tǒng)中的固有因素，從而延長刀具壽命膨溃、降低刀具本錢呐猴。

4.重視切削液對切削加工系統(tǒng)的影響

①切削液在機械加工中的應(yīng)用非常普遍，但其具有的潤滑肠祭、冷卻等多種功效對於切削加工的重要性則并非廣為人知常废。

②熟悉切削摩擦學(xué)系統(tǒng)的摩擦學(xué)特性，熟悉選擇正確的潤滑方式螺啤、潤滑方法和潤滑介質(zhì)的重要性蝇蝶。

③在切削加工的工藝過程控制中，必須將切削液及其潤滑方式包括切削液品種淌踢、濃度危号、清潔度、PH值素邪、流量葱色、壓力等作為過程控制參數(shù)嚴(yán)加控制，這樣才能確保獲得要求的切削加工性能和加工質(zhì)量及高的生產(chǎn)效率娘香。

5.根據(jù)切削摩擦學(xué)應(yīng)用好導(dǎo)條式刀具

帶導(dǎo)條刀具充分利用了摩擦學(xué)原理苍狰，將其巧妙地應(yīng)用於精密孔加工的鏜削和鉸削刀具上。

在理想的工作情況下烘绽，刀具導(dǎo)條并不真正與工件已加工表面直接接觸淋昭，真正起作用的是刀具導(dǎo)條與工件已加工表面之間的一層油膜俐填。而這層油膜能否形成，其油膜剛度如何翔忽，是這種帶導(dǎo)條刀具工作成功的關(guān)鍵英融。所以，這種刀具的導(dǎo)條結(jié)構(gòu)設(shè)計和制造有很多特殊要求歇式，對切削液的要求也很高驶悟。

6.刀具表面涂層的應(yīng)用具有系統(tǒng)條件

一般以為，涂層應(yīng)用在刀具表面將有利於延長刀具壽命或進(jìn)步加工效率材失，不理想的情況下也僅是涂層不起作用而已找塌。但實際上，刀具表面涂層的應(yīng)用是有系統(tǒng)條件的困煤，也即要求加工某種材料的鸥萌、一定的刀具基體材料和一定的表面涂層需與一定的切削參數(shù)等工作條件相匹配，如選擇不當(dāng)技蝌，則有可能產(chǎn)生負(fù)面作用壹霍。

7.把握切削摩擦學(xué)系統(tǒng)的配副性

刀具材料、刀具表面涂層在切削摩擦過程中存在一個與被加工工件材料的摩擦學(xué)系統(tǒng)的配副性題目伦窜，需要基於切削摩擦學(xué)解決不同種類工件材料與刀具材料以及表面涂層材料之間的適配性題目建鹿，以選擇合適的刀具材料以及相應(yīng)的表面涂層。

 制造本錢的系統(tǒng)控制

1.關(guān)注工藝規(guī)劃設(shè)計中一次性投資與長期性制造用度之間的關(guān)系

①留意將制造用度中的設(shè)備折舊始坝、人力本錢和公用動力每镀、刀具、設(shè)備維修及備件肢俄、化學(xué)品消耗等運營用度聯(lián)系起來同一考慮和分析處理題目。

②刀具用度的高低與新刀具李臀、新工藝憎兽、新技術(shù)、新材料的采用緊密相關(guān)吵冒，與刀具的采購纯命、物流、調(diào)整痹栖、修磨亿汞、刀具質(zhì)量控制、刀具優(yōu)化及刀具治理等多方面緊密相聯(lián)揪阿。

2.高度重視項目規(guī)劃投資階段的刀具方面工作

①近年來的工作實踐和國內(nèi)外的經(jīng)驗都表明疗我，一把價值幾萬元的刀具有可能影響一臺價值幾百萬元的設(shè)備的效率的發(fā)揮。

②留意一次性設(shè)備和刀具投資與長期性刀具消耗用度之間的關(guān)系南捂。有的項目可能在項目規(guī)劃時節(jié)約了設(shè)備投資吴裤，卻采用了昂貴刀具或不公道的切削參數(shù)旧找，造成刀具壽命短以及長期的刀具消耗本錢過高，需要綜合權(quán)衡麦牺。

③工藝規(guī)劃階段對刀具的設(shè)計和安排在很大程度上決定了生產(chǎn)階段的制造本錢和刀具用度钮蛛。

3.處理好幾項重要關(guān)系

①設(shè)備的選用與刀具的選用之間的關(guān)系；②當(dāng)前設(shè)計與長遠(yuǎn)考慮之間的關(guān)系剖膳；③規(guī)劃產(chǎn)量與真實產(chǎn)量波動之間的關(guān)系轮砸；④減少設(shè)備數(shù)目或投資與工藝公道性之間的關(guān)系；⑤切削用量加大與可能的刀具壽命縮短之間的關(guān)系策睛；⑥設(shè)備投資節(jié)省與刀具用度增加之間的關(guān)系应胎；⑦柔性化程度與加工效率之間的關(guān)系。

4.工藝方案需適應(yīng)系統(tǒng)條件

采用怎樣的工藝方法程昨、設(shè)備搔冈、刀具等與產(chǎn)量及其變動情況緊密相關(guān)。從切削加工系統(tǒng)工程的觀點看咖亏，不能簡單地說采用加工中心機床好肩菲、還是采用專機好，或者是采用某種設(shè)備組合好已唐，關(guān)鍵要看所組成的系統(tǒng)的綜合情況犹佣，以及其是否適應(yīng)四周環(huán)境條件，由于在某種情況下好的工藝方案在另一種情況下有可能不適合绞芽。

重要的是皱辞，對這種相互變化的情況及其相互關(guān)系進(jìn)行分析研究，以此指導(dǎo)工藝規(guī)劃和設(shè)計歪架。

5.項目規(guī)劃階段對刀具耐用度和使用本錢的控制

需要想法探索的是股冗，如何在項目的規(guī)劃設(shè)計階段就對刀具的設(shè)計選用加以更有效的治理和控制，并向設(shè)備供給商和刀具供給商提出項目投產(chǎn)後對刀具耐用度和有關(guān)使用本錢的基本要求和蚪，對投產(chǎn)後將發(fā)生的刀具用度和制造本錢在項目的規(guī)劃階段就有猜測和控制止状。這將大幅進(jìn)步新項目實施後的技術(shù)經(jīng)濟效益。

 結(jié)語

切削加工是一個復(fù)雜的大系統(tǒng)攒霹，要實現(xiàn)真正的高效加工就必須運用系統(tǒng)的觀點和系統(tǒng)的方法怯疤。也正由于此，我們不能將切削加工系統(tǒng)中的題目孤立地催束、靜止地集峦、分割開來地看待和處理，而是需要打破專業(yè)的界限抠刺，關(guān)注到切削加工系統(tǒng)中的多個復(fù)雜要素和變量塔淤。

一方面，我們要了解各子系統(tǒng)本身的專業(yè)特點速妖；另一方面凯沪，還需要尋找和發(fā)現(xiàn)各子系統(tǒng)之間的相互聯(lián)系和相互作用第焰、各子系統(tǒng)內(nèi)部各因素之間的相互聯(lián)系和相互作用，了解它們的交互作用對系統(tǒng)輸出的影響卫削，把握某些變量之間相互制約的關(guān)系产贤。

可以想象，現(xiàn)代汽車制造的發(fā)展不斷帶來新課題赌矩，出現(xiàn)更多的難加工材料鹦房，要求更高的加工質(zhì)量和加工效率、以及更具競爭力的加工本錢浑梳。面對這些挑戰(zhàn)悲社，系統(tǒng)工程方法的應(yīng)用將提供有效途徑和科學(xué)方法，從而獲得切削加工方案和切削刀具性能的全面優(yōu)化染窝，讓切削加工中出現(xiàn)的新題目迎刃而解反没，實現(xiàn)理想的切削加工系統(tǒng)輸出。

上述種種都將有助於持續(xù)創(chuàng)新医惠，增強企業(yè)的核心競爭力缺员。

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