（原标题为：先利其器 事半功倍——谈汽车制造中的刀辅具应用） 

　　随着中国汽车工业的高速发展，汽车产品更新换代的速度也在不断加快，汽车生产方式也发生了根本改变，既要实现多品种的混流生产，又要追求高效率带来的规模效益。那种单一品种、大规模的生产方式和多品种、小规模的生产方式已不再适应市场竞争的需要，而多品种、高效率的规模生产逐渐成为汽车制造业发展的趋势。以加工中心为主体的多品种高效率的柔性生产线成为汽车制造业投入的优先选择，高速、高效、高稳定性、低成本的生产成为企业追求的目标。实践证明：合理应用刀具，会起到事半功倍的效果。

　　刀具应用应转变观念

　　1、不片面追求好的刀具，应力求用好刀具

　　没有最好的刀具，只有适合的刀具，刀具的优劣是相对的，刀具的切削效果关键在于应用。好的刀具应用不当不会有好的结果，差的刀具如应用合理也会取得满意的效果。比如，曾经有一个世界一流刀具制造商的销售工程师为庆铃提供一款可转位刀片来试用，其效果还不如现在使用的刀片，你能说这刀片不好么？冲着它的品牌你也不能下这个结论。又如，我们用重庆一家名不见经传的泰蒙公司的一款Al2O3 DNMA150408 替代进口的金属陶瓷刀片，用于球墨铸铁的平面车削，平面中均布6个孔，试切前我们对车刀体的夹压方式进行了改进，对刃口进行处理，并调整了切削参数，结果刀具的使用寿命较原金属陶瓷刀片提高了80%，节拍缩短了20%，而刀片价格仅为原刀片的50%。

图1 住友铣刀盘

　　2、正确理解高速、高效、高稳定性和低成本的关系

　　在四者的关系中，高速是手段，高效是目的，高稳定是生命，低成本是追求的目标。高速切削是一把双刃剑，它给人们带来一种全新的高效生产方式，同时，它对设备、工艺、刀具、刀具夹紧系统等都有很高的要求，因此前后期的投入相对较高。高速切削中，很多条件都处于极限边缘，它的稳定性会成为一个主要问题，尤其是设备使用的中后期，精度下降时反映较明显。因此，不能为高速而高速，如果不用高速切削以达到高效的目的，应毫不犹豫地放弃高速切削。如果须用高速切削，刀具和夹紧系统重点应放在稳定上，不仅是刀辅具，整个制造系统的稳定都是非常重要的。

　　抓好项目配刀和现生产刀具的优化两个环节 

　　1、新项目配刀

　　新项目配刀是刀具应用的一个非常重要的环节，它对刀具应用的效果、前期投入、后期的使用成本以及刀具的管理都至关重要。人们关注的是质量的稳定、生产效率和前期的投入，往往忽视了刀具的后期使用成本和刀具管理，这点应引起重视，因设备的投入是一次性的，而刀具的消耗是长期的，产量越大消耗越多。

　　2、对现有生产刀具的优化

　　刀具优化是一项长期工作，它主要针对以下三方面开展工作：

　　（1）解决生产瓶颈问题，主要是采用一些先进刀具，提高其切削用量，达到缩短节拍的目的。

　　（2）解决生产质量的薄弱环节，主要是针对影响质量波动的原因选择合适的刀具，使生产过程中质量稳定。

　　（3）降低刀具消耗，针对价值高和消耗量大的刀具，纳入国产化或优化工作。

　　企业应掌握刀具技术

　　企业建立自己的刀具技术队伍，有利于卓有成效地开展刀具的应用工作。庆铃始终都有完善的刀具技术体系，有一批从事刀具技术的专业人才，无论项目配刀或刀具国产化，都是“以我为主”，多年来为企业节约了大量资金，取得了可观的经济效益，同时培养了一批高素质的刀具技术人才。企业的刀具技术掌握在企业手中，避免了对刀具供应商的过分依赖。

　　进口刀具国产化是降低刀具消耗的有效途径

　　进口刀具和国产刀具的价差，就决定了刀具国产化是降低刀具消耗的有效途径。多年来，庆铃在进口刀具国产化方面做了大量工作，大幅度地降低了企业的刀具成本，得到了丰厚的回报。同时也带动了国内一批刀具厂家转变思想观念，加强企业管理，使国内刀具厂家的产品上了台阶。

　　刀具应用实例 

　　1、关键零件的关键工序的刀具应用

　　关键零件的关键工序的刀具的选择和应用 ，是项目配刀的重点，它的合理选用直接影响到整条生产线的能力和稳定性，应选择与此相适应的先进刀具。

　　（1）精铣缸体缸盖面（半精铣、精铣合一）

　　被加工材料：灰铸铁H250 

　　铣刀盘（住友）（见图1）。

　　半精铣刀片：SI3N4，精铣刀片：CBN；切削速度：750m/min；切深：半精铣0.50mm，精铣0.05mm；进给速度：1500mm/min；粗糙度：Rz1.0；刀具寿命：SI3N4：450件，CBN：1350件。

　　实例简述：该刀盘设计合理，CBN与SI3N4相搭配，充分发挥两种超硬刀具的优势，可以提高切削速度，该工艺是以铣代磨，效率很高，质量非常稳定。

　　（2）发动机连杆大、小孔珩磨

　　庆铃发动机的连杆大小孔采用NAGEL的珩磨工序，分粗珩和精珩，共4个珩磨头（粗、精珩磨头结构一样，只是磨条的质量不同）。

　　在一台立式NAGEL专用机床上进行，单机自动化；步进输送工件；设有在线检测装置；人工补偿，补偿精确度可控制在0.001mm；主轴转速：大孔970r/min，小孔600r/min；F=300mm；粗糙度Rz1.6；圆柱度≤0.003mm；节拍48s；质量非常稳定，珩磨头寿命为20万件。

　　实例简述：此工序最大的特点就是高效率、高稳定性。该工艺称为单冲程珩磨，从原理上讲应该属于铰削，它不同于珩磨那样多次往复运动，而是一个往返就完成一个工作循环，只不过它的切削刃是金刚石磨条而已。但也不完全同于铰削，铰刀回程不参与切削，该工艺进程和回程均在切削，正因为如此，该工艺的效率很高，同时加工质量也非常稳定。

　　2、PCD刀具的应用

　　PCD刀具的应用是实现高速、高效、高稳定性、低成本的最有效途径。由于PCD刀具具有极高的硬度，在高切削速度下，能保持很高的耐磨性，又因它和有色金属的摩擦系数非常小，切削中不会产生积屑瘤，加工的表面粗糙度非常好，尺寸精度很稳定，刃口可以做得很锋利，切削中非常轻快，尤其是在刀具的出口处几乎没有飞边毛刺。因此，它是加工有色金属材料的最佳选择。 

　　（1）变速器中隔板平面铣削

　　变速器中隔板（铝合金材料）平面铣削，原采用Valente XPHT160408的硬质合金面铣刀，切削速度：300m/min； 切深：2mm；进给速度：700mm/min；刀具寿命：1000件（不稳定）；粗糙度：Ra3.2；工序刀具成本：0.35元/件。

　　现将刀片换成PCD刀片，切削速度：1000m/min；切深：2mm；进给速度：700m/min；刀具寿命：10000件；粗糙度：Ra0.8；工序刀具成本：0.252元/件。

　　实例简述：该零件平面上有纵横交错的加强筋，原刀具加工后加强筋和刀具出口处有很多飞边、毛刺，需人工去除，对此改为PCD，现加工后没有一点飞边、毛刺，减轻了工人的劳动强度，工人非常欢迎。而且粗糙度较大提高且非常稳定，刀具寿命大幅度提高，换刀次数减少，工序刀具成本降低了28%。

　　（2）离合器罩镗孔

　　离合器罩（铝合金材料）轴承孔镗孔原采用硬质合金刀片，切削速度：300m/min；刀具寿命在600～1000件波动，刀片失效形式为前刀面积屑瘤致使表面粗糙度不合格或孔径超差，我们仅把刀片换成PCD刀片，表面粗糙度由原来的Ra1.6稳定降到Ra0.4，尺寸精度几乎无变化。从年初试验至今，已加工了38000件，仍在稳定生产中。

　　实例简述：在加工有色金属零件时，应尽可能使用PCD刀具，即使常规切削速度，也会取得很好的效果。

　　3、CBN刀具的应用

　　 CBN的硬度仅次于PCD，它的最大特点是不仅硬度高，热稳定性也非常好，CBN在800℃的高温下的硬度比硬质合金K10常温硬度还高。CBN刀具特别适合在高速、高温下进行切削。

　　 应用实例：

　　 （1）淬硬车削

　　 被加工零件：变速器接合套（见图2） 。

　　 渗碳淬火硬度：HRC 60～62；工序内容：精车拨叉槽；粗糙度要求：Ra0.8；刀具：CBN；切削速度：80m/min；进给速度：0.10m/min；刀具寿命：400件（设定换刀，可复磨5次）；粗糙度：Ra 0.2。

　　 实例简述：采用CBN车削淬硬零件，以车代磨，比磨削效率高而且质量更稳定。

　　 应用要点：a）选择适合的CBN牌号；b）注意刃口的细节处理；c）刀具夹压应从结构解决切削分力；d）选择合理的切削用量。

图2 变速器接合套

    （2）蠕墨铸铁加工  

　　  精镗重型车变速箱壳体轴承孔

　　  壳体材料：蠕墨铸铁

　　 孔径：Rz 6.3；原精镗刀片采用日本住友：TPGN110308，材质：EH10E；切削速度：160m/min；切深：0.4mm；进给速度：31mm/min。

　　 由于铸坯材质不稳定，经常有些硬点，加工后硬点部位略高于表面，用气动量仪测量合格，用塞规通端通不过，而且刀具寿命在10～30件之间波动，粗糙度达不到要求，严重影响生产。

　　 如果改用CBN刀片，切削速度调整为400m/min；进给速度调整为70mm/min。调整后加工的孔合格，粗糙度稳定达到Rz3.2，刀具寿命稳定在260件，整条生产线节拍提高了10%。

　　 实例简述：在生产中有时反映出刀具问题往往是一种表面现象，其根本原因可能是设备、材料、工艺、夹具等环节出现了异常，要解决这些问题往往较困难，而且需要较长时间，如针对这些问题在刀具上作一些改进，一些复杂的问题便会迎刃而解，此例便是最好的说明。

　　4、复合非标刀具的应用

　　在汽车制造中采用复合非标刀具是提高效率和质量的最有效方法。以庆铃开发的一个产品为例，其中的6个孔的位置度0.05mm，孔的精度H7，在一台加工中心上加工。某刀具公司为我们提供的方案为：钻中心孔—钻孔—粗镗—倒角—精镗，共5道工序；生产节拍为11.58min，到量产时需要增加2台加工中心。我们对此进行优化，采取钻孔倒角—铰孔，改为两道工序，节拍降到3.2min，而且孔的尺寸精度和粗糙度比原工艺好，也更加稳定，这样就减少了两台设备投入。

　　实例简述：在实际加工过程中，净切削时间往往是很少的，大部分时间都用于上下工件、夹压、空行程、换刀上，即使调高切削用量也无济于事。因此把多工序复合在一起，采用非标刀具，其效果是非常显著的。

　　在汽车零部件中，有很多同轴孔、台阶孔、形面的加工和倒角、锪面等，非常适合用复合钻、复合铰、复合镗刀加工，这应是汽车制造业高效加工发展的趋势。

　　5、刀具夹紧系统的应用

　　刀具夹紧系统是刀具的载体，它的合理选择直接影响到被加工零件的质量和刀具的寿命。各制造商的夹紧系统都各有特点，如何选用应视具体情况而定。这里仅提供几点意见供大家参考：

　　（1）钻孔采用削平柄，简单可靠，刀柄相对便宜；

　　（2）铰刀应选择精度高、跳动小于0.005mm的刀柄，尤其是刚性较好的短柄铰刀。建议选择液压柄或高精度弹簧夹柄。刚性较差的长柄铰刀，入口应有铰套；

　　（3）镗孔刀杆的刚性特别重要；

　　（4）立铣刀不推荐使用液压刀柄，最好采用强力夹头；

　　（5）面铣刀的选择应慎重，除满足其功能之外，还应考虑后期的使用成本、刀片消耗、刀片的单价等，刀盘的价值较高，尤其是大直径的刀盘，如要更换，代价较高。

　　总之，应尽可能选择精度高、质量好的刀具夹紧系统，前期多一些投入，后期的使用成本会低得多。