本文重點(diǎn)針對(duì)發(fā)展趨勢(shì)之一登刺，即ICE（內(nèi)燃機(jī)）優(yōu)化及發(fā)動(dòng)機(jī)小型化革命卢厂。

前言

諸多不斷變化的因素，如油價(jià)的起伏河劝、日益嚴(yán)苛的環(huán)境保護(hù)法規(guī)和技術(shù)往更高效的方向發(fā)展壁榕，都在持續(xù)推進(jìn)改變?nèi)?a target="_blank" class="mmstipa1" >汽車市場(chǎng)矛紫。以上因素還加劇了汽車制造商和OEM制造商之間的競(jìng)爭(zhēng)，并決定了當(dāng)今汽車行業(yè)的制造趨勢(shì)燕紊。

當(dāng)今的發(fā)動(dòng)機(jī)正變得更輕更小塌或、更經(jīng)濟(jì)、更環(huán)保荔寞，也更精巧缚形、更悄靜；較之上一代機(jī)組超瞧，輸出功率和扭矩提高了25-30%甜脖。如今，越來(lái)越普及的渦輪增壓器在 ICE 內(nèi)燃機(jī)優(yōu)化中起著關(guān)鍵作用迈竖。渦輪增壓器利用發(fā)動(dòng)機(jī)以往未充分利用的廢氣來(lái)推動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)廊畔，以激活空氣壓縮機(jī)。當(dāng)推進(jìn)到發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室時(shí)脖煮，由此產(chǎn)生的空氣/燃油混合物可顯著提高發(fā)動(dòng)機(jī)的性能贬奢，并大大提高其能效。使用渦輪增壓器也會(huì)帶來(lái)不利的后果蜀骗，應(yīng)用于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)產(chǎn)生的熱量會(huì)使渦輪殼體溫度升高至900°C悦追，應(yīng)用于汽油發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)渦輪殼體溫度甚至高達(dá)1100°C。確保這些零部件在如此高溫下能夠高效工作至關(guān)重要限寞，因此渦輪殼體采用奧氏體耐熱鑄鋼制造炉媒，具有相對(duì)高的蠕變強(qiáng)度、良好的熱穩(wěn)定性和出色的可鑄性昆烁。

如果渦輪殼體易于加工吊骤，這種材料解決方案將是完美的，但許多渦輪增壓器制造商在使用標(biāo)準(zhǔn)刀具加工渦輪殼體時(shí)都遇到了困難静尼。通常標(biāo)準(zhǔn)硬質(zhì)合金刀片在報(bào)廢前僅能加工少許幾個(gè)此類零件白粉。在許多案例中，這些刀具的損壞可能會(huì)導(dǎo)致停機(jī)和其它昂貴設(shè)備的損壞鼠渺。作為全球汽車行業(yè)的領(lǐng)軍供應(yīng)商鸭巴，伊斯卡汽車行業(yè)部門受邀對(duì)解決上述問(wèn)題給予支持。歸根結(jié)底有兩個(gè)主要的問(wèn)題亟待解決：延長(zhǎng)刀具的刃口壽命拦盹；設(shè)計(jì)特制刀具以縮減這些復(fù)雜零件的加工時(shí)間鹃祖，因全球有數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的渦輪增壓器年產(chǎn)量。

更長(zhǎng)的刀具壽命可以最小化停機(jī)時(shí)間普舆，使加工過(guò)程更為高效恬口。因此，伊斯卡的研發(fā)部門開發(fā)了幾款先進(jìn)的全新硬質(zhì)合金刀片牌號(hào)速痹，這些牌號(hào)不僅能以非常高的切削速度運(yùn)轉(zhuǎn)裂蝉，而且比其他品牌的牌號(hào)耐用得多绳练。伊斯卡將新牌號(hào)與創(chuàng)新的切削刃幾何形狀，以及技術(shù)創(chuàng)新的涂層后處理技術(shù)完美整合虑庇，使得刀具切削刃的使用壽命更長(zhǎng)枫昏，加工時(shí)間大大縮短。MS32是伊斯卡的全新牌號(hào)之一光丢，主要用于粗銑和精銑加工旋蝎。該硬質(zhì)合金基體在耐磨性和韌性之間取得了良好的平衡，再結(jié)合技術(shù)前沿的CVD涂層镰掐，令得MS32牌號(hào)耐磨性更上一個(gè)等級(jí)碗履。這一先進(jìn)的新牌號(hào)已被證實(shí)可應(yīng)用于干式切削、濕式切削蝗质、甚至是微量潤(rùn)滑切削MQL加工環(huán)境中勾萌。舉例說(shuō)明：伊斯卡直徑?100mm的面銑刀SOF45 8/16-D100-10-32R，裝夾10片標(biāo)準(zhǔn)刀片S845 SNHU 1305…MS32沈机，能以切削速度Vc = 150 m / min和每轉(zhuǎn)進(jìn)給f = 3 mm/rev輕松完成對(duì)余量為6mm的奧氏體耐熱鑄鋼的加工任務(wù)仙蛉，每更新一次切削刃可加工25-30個(gè)零件；而競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的每刀片切削刃僅可完成12個(gè)零件的加工碱蒙。

通過(guò)采用單個(gè)刀具荠瘪、組合刀具和多功能刀具，減免一些標(biāo)準(zhǔn)工步赛惩，可以進(jìn)一步縮減加工時(shí)間哀墓。例如，圖1展示的刀具在一次軸向裝夾移動(dòng)中即可執(zhí)行5種不同的操作：粗鏜喷兼、倒圓角篮绰、精鏜、锪孔季惯、倒角吠各。假定采用圖示刀具，平均每個(gè)工步可縮減5秒的加工時(shí)間勉抓，則每一加工周期可有效縮減20秒贾漏。基于上述原因藕筋，因減少換刀操作還帶來(lái)意外的節(jié)始埂；假設(shè)每次換刀大約需要5秒蒂抒，那么加工周期能再縮減20秒溪客。綜上所述，通過(guò)使用這些高效刀具，伊斯卡能幫助將該加工周期縮減40秒贰宰，有助于直接提升客戶的盈利能力危婚。該保守?cái)?shù)據(jù)尚未考慮其他有利因素褥欺，如節(jié)能芍迫、對(duì)刀時(shí)間、機(jī)器和設(shè)備折舊費(fèi)用等盔鬼。

氣缸體

大約10-15年前哪趟，最常用的鑄鐵缸體基本上被雙金屬缸體（嵌入鑄鐵襯套的鋁缸體）取代。如今女饺，越來(lái)越多的汽車制造商又用熱噴涂工藝或CBC缸孔涂裝方法取代了雙缸工藝纹怨，即一種特殊的可直接應(yīng)用于鋁質(zhì)氣缸壁的涂層。有幾種不同的熱噴涂方法：等離子電弧噴涂PTWA儒恋、大氣等離子噴涂APS善绎、電弧噴涂TWA等。采納這些涂層能為發(fā)動(dòng)機(jī)及汽車性能帶來(lái)很多好處诫尽，列舉其中最重要的兩個(gè)如下：重量——無(wú)需沉重的鑄鐵襯套禀酱，發(fā)動(dòng)機(jī)就輕了很多；潤(rùn)滑——受涂層的微觀結(jié)構(gòu)影響使得氣缸和活塞之間的摩擦更小牧嫉。

CBC缸孔涂裝的一個(gè)主要制造問(wèn)題是硬度相對(duì)較高剂跟，涂層厚度相對(duì)不均勻。因此酣藻，通過(guò)汽缸珩磨工步來(lái)獲取最終尺寸將會(huì)是一個(gè)耗時(shí)長(zhǎng)且復(fù)雜的過(guò)程曹洽。伊斯卡工程師的目標(biāo)就是最小化珩磨加工周期。他們首先用高效鏜孔工藝取代了幾個(gè)耗時(shí)的粗磨加工辽剧。該刀具裝備了4-6片伊斯卡PCBN刀片送淆，均可獨(dú)立調(diào)節(jié)至精準(zhǔn)直徑。采用PCBN刀片能以非常高的切削參數(shù)進(jìn)行加工怕轿。例如坊夫，以Vc = 400 - 700 m / min的切削速度和f = 1 - 1.2 mm/rev的每轉(zhuǎn)進(jìn)給加工直徑100mm的氣缸孔。在某些案例中撤卢，當(dāng)排屑有問(wèn)題蛾藐，可采用前刀面設(shè)計(jì)有斷屑槽的PCBN刀片。鏜孔完成后昂贷，切削刃向刀具軸心線方向移動(dòng)保懈，以避免退刀時(shí)劃傷氣缸表面。

有兩種常見的機(jī)構(gòu)（取決于機(jī)器）：一種是線性驅(qū)動(dòng)拉桿拆翘，它只有2種狀態(tài)（“ON”用于鏜孔加工時(shí)锉辫；“OFF”用于退刀時(shí)）。另一種是完全由數(shù)字控制驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)桿囊脉，可以實(shí)時(shí)改變刀具直徑瑰兄；例如狗悔，用于圓錐形、圓桶形或其他異形孔的內(nèi)孔開槽或用于對(duì)由磨損刀片加工的內(nèi)徑進(jìn)行校正或補(bǔ)償锤距。

這些操作成功的一個(gè)關(guān)鍵要素是巡软，選擇與被加工材料匹配的PCBN牌號(hào)。所挑選的牌號(hào)必須在硬度和韌性之間取得與加工相適配的正確平衡脸夜。雖然不建議在PCBN刀片的使用過(guò)程中施加冷卻菌劲，但一些汽車制造商仍堅(jiān)持使用濕式加工工藝。在這種情況下子姜，必須考慮加工環(huán)境（乳化液或油性冷卻劑祟绊、微量潤(rùn)滑冷卻MQL、干式加工等）哥捕。切削刃的刃口處理（負(fù)倒棱牧抽、倒圓角、鋒利切削刃或鈍化切削刃等）取決于被加工材料遥赚、切削參數(shù)和切削深度扬舒。

閥門

氣體交換閥，特別是排氣閥鸽捻，總是處于集中熱負(fù)荷下呼巴。如前所述，廢氣溫度高達(dá)900℃以上御蒲，這對(duì)閥門材料是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)衣赶，會(huì)導(dǎo)致其過(guò)度磨損和過(guò)早疲勞失效。一些領(lǐng)先的公司已經(jīng)開發(fā)了新的技術(shù)來(lái)解決上述問(wèn)題厚满。其中一種解決方案是采用槍鉆從閥門頂部鉆孔朋贬，并用鈉填充該鉆腔邦鲫。在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中头熏，鈉吸收產(chǎn)生的熱量并融化溶迹。震動(dòng)效應(yīng)迫使這種鈉溶液沿閥桿內(nèi)孔上下移動(dòng)，將熱量從閥頭散發(fā)到閥桿促使其冷卻囚誓。這樣閥頭就可以保持較低的溫度酸穗，延長(zhǎng)使用壽命，降低閥門燃燒启孔、提前點(diǎn)火和爆燃的風(fēng)險(xiǎn)方蜡。

伊斯卡的整體硬質(zhì)合金槍鉆加工孔具有優(yōu)異的表面光潔度，這對(duì)于加工空心閥門的應(yīng)用至關(guān)重要键羡。整體硬質(zhì)合金槍鉆加工孔徑范圍：?0.9 -?16 mm锚拳。加工優(yōu)勢(shì)：鉆孔精度可達(dá)IT7；具有極佳的直線度和同心度；保持孔的高精度及同心度销泽；可輕松實(shí)現(xiàn)Ra 0.4 - 1.6μm的表面粗糙度氧胳；通常無(wú)需返工（省卻了鏜孔工序）。

在進(jìn)行這些加工操作時(shí)辰令，為了能夠輕松地使鈉滑入閥桿內(nèi)孔中伴鳖，需使得內(nèi)孔壁盡可能地光滑。對(duì)于這種特殊的應(yīng)用绒北，伊斯卡建議使用整體硬質(zhì)合金槍鉆黎侈，驅(qū)動(dòng)柄可以是鋼質(zhì)或硬質(zhì)合金材質(zhì)察署。這些鉆頭是為常規(guī)機(jī)床闷游、加工中心、車床和專用槍鉆機(jī)設(shè)計(jì)的贴汪。伊斯卡提供直徑值起始于0.9mm的槍鉆脐往，槍鉆具有卓越的剛性，需同時(shí)提供冷卻液并優(yōu)化冷卻流量扳埂。與焊接式槍鉆相比业簿，采用這些整體硬質(zhì)合金槍鉆無(wú)論是進(jìn)給還是切削速度都能提高100%。

伊斯卡專業(yè)提供各式幾何形狀的槍鉆阳懂，這些形狀針對(duì)不同的鉆削速率梅尤、加工孔精度和表面光潔度而設(shè)計(jì)的。鉆頭的形狀及其輪廓必須與工件材料相適配岩调。事實(shí)上巷燥，這正是伊斯卡的專家們?cè)谶@一特定案例中所做的。然而沛狱，甄選出正確的槍鉆幾何形狀只是邁向成功的重要一步的闹。適當(dāng)?shù)那邢魅刑幚恚ㄇ暗睹鎾伖夂颓邢魅锈g化至恰當(dāng)?shù)某叽纾┛梢赃M(jìn)一步改善表面光潔度；并有助于提高槍鉆的性能尤乎，延長(zhǎng)槍鉆的使用壽命翼养。此外，槍鉆刀體也經(jīng)過(guò)拋光處理波寓，變得非常光滑缘嗦，使得切屑可以輕松從閥桿內(nèi)排出。伊斯卡最新推出的基于IC08超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金基體采用AlTiN（PVD）納米涂層的槍鉆可以實(shí)現(xiàn)最佳的空心閥門鉆削效果报逛。

凸輪軸

與傳統(tǒng)的用鑄造或鍛造棒料加工的方法相比烦草，用模塊組裝凸輪軸是一個(gè)相對(duì)較新的概念，可以使凸輪軸變得更輕（減重可達(dá)45%）注辜，且成本也低得多招砌。該系統(tǒng)采用熱膨脹作為工藝原理，一些OEM制造商將預(yù)熱的單個(gè)凸輪固定在預(yù)冷的精密鋼管上。其他制造商會(huì)將單個(gè)凸輪固定在鋼管上粉私，然后通過(guò)使用熱空氣壓力顽腾，在與凸輪接合的地方擴(kuò)張鋼管直徑。這兩種方法都可以使每個(gè)凸輪的凸角精確地按照凸輪軸的幾何形狀排列诺核。

單個(gè)凸輪要么是由金屬粉末壓制后燒結(jié)而成抄肖，要么是由淬火鋼制成。由于每年需生產(chǎn)的這類凸輪數(shù)以百萬(wàn)計(jì)窖杀，制造商們急于將加工周期縮至最短漓摩。而OEM制造商需要保持靈活性，對(duì)快速更迭的市場(chǎng)即時(shí)做出反應(yīng)入客，并盡可能地少花錢管毙，所以他們更愿意投資特制刀具，而不是購(gòu)置新的機(jī)床桌硫。

為了縮短加工周期夭咬，伊斯卡開發(fā)了一個(gè)技術(shù)創(chuàng)新的概念，即一款能夠完成整個(gè)凸輪加工的創(chuàng)新刀片铆隘。這款不同凡響的刀片可完成端面車削卓舵、內(nèi)孔粗車削、內(nèi)孔精車削和倒角加工膀钠。這把極其耐用的立裝夾緊刀片可以在盡可能高的切削參數(shù)下輕松應(yīng)對(duì)上述所有4種操作秫废，包括加工凸輪凸角的輪廓，且僅需幾秒就能完成整個(gè)凸輪加工周期俺媳。

針對(duì)鍛造凸輪軸的深孔鉆削加工情丛，伊斯卡提出了一種不同的方法，即使用夾持可換硬質(zhì)合金刀片的深孔鉆穗俩。這一新想法給OEM制造商們帶來(lái)諸多好處眠乏。與使用傳統(tǒng)槍鉆相比，采用新型槍鉆使這一加工工藝更具經(jīng)濟(jì)可行性：一是標(biāo)準(zhǔn)刀片的庫(kù)存總是充足的熏祝；一是刀片帶有3個(gè)切削刃羽傻，無(wú)需重新修磨。刀片前刀面帶有大正前角壓制斷屑槽们眶，后刀面帶有三個(gè)分屑臺(tái)的鋸齒形切削刃法厢，能將切屑切分為多個(gè)短小切屑，從而降低加工扭矩嘶违，也即能實(shí)現(xiàn)更大的進(jìn)給怎猜，并提高了排屑的流暢性。此外旭贬，在切削刃的末端怔接，也即是加工孔壁處還設(shè)計(jì)有短修光刃搪泳，用以實(shí)現(xiàn)出色的孔加工表面質(zhì)量。采用伊斯卡的TRIDEEP系列深孔鉆（型號(hào)為GD- DH…）可獲取高達(dá)IT10公差等級(jí)精度的孔徑扼脐，鉆頭直徑范圍為16-28 mm岸军。標(biāo)準(zhǔn)TOGT刀片帶有三個(gè)鋸齒形切削刃，加工中生成易于排出的窄短切屑瓦侮，切削輕快艰赞。

強(qiáng)烈推薦將這些經(jīng)濟(jì)且高效的刀具應(yīng)用于凸輪軸的深孔鉆削加工，該深孔鉆也適用于車床和槍鉆專機(jī)肚吏。GD-DH深孔鉆頭的鉆深比通常設(shè)定為10方妖、15和25。伊斯卡也可為客戶定制長(zhǎng)達(dá)2400mm的TRI-DEEP系列鉆頭罚攀。

活塞

與傳統(tǒng)的鋁活塞相比党觅，更短和薄壁（有時(shí)需采用摩擦焊）的鋼質(zhì)活塞更輕，比鋁質(zhì)活塞承受的負(fù)荷更高坞生。丁槽活塞的幾何形狀變得更加復(fù)雜仔役，需要具有創(chuàng)新的工程思路來(lái)加工可達(dá)性差的加工面妒贞。加工刀具如圖5翁写。圖5上方刀具：一款一次性加工四個(gè)活塞環(huán)槽的專用刀具；

圖5下方刀具：采用伊斯卡高精度且易于更換的GRIP刀片的仿形刀具來(lái)加工位于活塞頂部的可達(dá)性差且形狀復(fù)雜的燃燒室剑银。

伊斯卡在加工鋼質(zhì)活塞方面的目標(biāo)：

1.減少加工所需刀具的數(shù)量汰检，以壓縮費(fèi)用高昂的加工周期耗時(shí)。由于加工區(qū)域可達(dá)性差锄垛，就需要刀具設(shè)計(jì)具有高水準(zhǔn)的創(chuàng)造力何杈。刀具必須足夠窄以順利切入活塞且不發(fā)生干涉、碰撞默峦，同時(shí)也必須足夠強(qiáng)固以承受高切削力剿液。伊斯卡的GRIP系列產(chǎn)品兼具所需的剛性和通用性。易于操作的刀片夾緊系統(tǒng)沒(méi)有多余的部件袱类，可以強(qiáng)力夾持刀片寨支，即使改變切削方向也不會(huì)從刀具定位槽中脫落。也就是說(shuō)采用該刀具可用于端面切槽趣匪、左手車削惭舒、右手車削及輪廓加工，加工過(guò)程無(wú)震動(dòng)钞诡，并可獲取光潔閃亮的表面郑现。

2.此外，為了能有效從復(fù)雜的腔體中排出切屑荧降，伊斯卡還為GRIP刀片提供各式分屑槽接箫，以將切屑劈裂為小段快速排出攒读。

3.增延刀片切削刃壽命。刀具壽命短意味著機(jī)床停機(jī)次數(shù)多辛友，也意味著加工效率低整陌。事實(shí)上，伊斯卡Jet HP概念的系列刀具已歷經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)瞎领，能使得高壓冷卻射流直達(dá)切削區(qū)域泌辫，極大地提高了每一切削刃的使用壽命。此外九默，采納該加工方式還能改善斷屑進(jìn)程震放。

結(jié)語(yǔ)

汽車制造商推出新平臺(tái)和新車型的時(shí)刻表每年都在收緊，因此OEM制造商不斷向第2驼修、3級(jí)供應(yīng)商施壓殿遂，要求縮短交貨期。伊斯卡的大多數(shù)汽車項(xiàng)目是由其總部設(shè)計(jì)的敌夜，然而公司的物流協(xié)調(diào)特別重視客戶所訴求的交貨時(shí)間盔锦。雖然伊斯卡的生產(chǎn)工廠遍布世界各地，但在許多案例中数凫，伊斯卡會(huì)挑選離客戶最近的工廠以便在盡可能短的時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)制造交付出非標(biāo)訂制刀具奖冻。除了時(shí)間和物流因素，該措施還能帶來(lái)諸多經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)森烦，如更少的稅收癞糙、更低的運(yùn)輸成本等等。

對(duì)生產(chǎn)環(huán)境進(jìn)行更潔凈的限控在今天的市場(chǎng)中扮演著重要的角色维愈。伊斯卡為當(dāng)今和未來(lái)建設(shè)一個(gè)更美好的世界做出貢獻(xiàn)伦朵，包括提供有效的硬質(zhì)合金回收計(jì)劃、更耐用的刀具林狈、能耗更低的產(chǎn)品以及提供與微量潤(rùn)滑MQL兼容的刀具暑赏。伊斯卡經(jīng)驗(yàn)豐富的技術(shù)專家可以為世界各地的客戶提供卓越的支持和服務(wù)。我們的專業(yè)團(tuán)隊(duì)護(hù)持客戶的生產(chǎn)全程菜碌，直到項(xiàng)目全面收官并驗(yàn)收贼穆。

（伊斯卡技術(shù)經(jīng)理 Andrei Petrilin）

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