汽车零部件加工呼唤高效解决方案

　　中国汽车行业正处于前所未有的高速发展时期，即使是在国际金融危机的大环境下，依旧“一枝独秀”。汽车行业的强劲发展，催生了汽车零部件加工巿场的兴旺，并已经成为机床消费的主题。

　　汽车工业的发展既依赖于机床工业的发展，又推动了机床工业的技术进步。作为“工业母机”的机床，是汽车生产的重要设备，占到了汽车制造厂固定资产总投资的2/3左右，直接影响到汽车的制造成本。有关分析认为，汽车行业对机床的需求已经占到机床行业消费总量的40%。

　　汽车零部件制造对机床需求巨大

　　汽车零部件产业是汽车工业的重要组成部分，汽车工业的发展，为汽车配件企业的发展提供了庞大的巿场。据相关报道，2010年中国汽车零部件工业总产值超过1.4万亿元。随着汽车行业的继续高速发展，汽车零部件产业也将迎来美好的发展前景。

　　据了解，目前汽车产业对机床的消费主要分为两个层面：一是用于汽车整车生产的四条线，即冲压、焊接、涂装和总装线；二是包括发动机、变速器、转向系统、制动系统、传动系统、悬挂系统在内的汽车零部件的加工。整车生产四条线中只有冲压线需要机床。机床消费的重点在第二个层面，即占整车全部装备价值70%左右的汽车零部件加工。有专家推算，汽车零部件加工对机床的需求比整车厂要大十倍以上。

　　汽车零部件加工对机床提出新要求

　　作为汽车的核心功能部件，发动机加工设备是汽车生产最重要的装备之一。随着整车企业新车型的加速推进，发动机生产线对柔性化的要求越来越高，通常一条发动机生产线需要能够至少满足生产三种机型。同时，汽车发展的轻量化趋势使得对发动机缸体、缸盖材料要求由铸铁向铝合金转变，这对发动机加工机床又提出了新的更高要求。

　　组成发动机的主要零部件是缸体、缸盖、曲轴、凸轮轴、连杆等。加工这些零件所需的机床大多是高效、高性能、高可靠性的数控机床或专用数控机床。其中缸体、缸盖加工柔性生产线大多由卧式加工中心组成；曲轴加工设备主要是车拉机床、数控曲轴内铣或外铣床、数控曲轴磨床、曲轴抛光机等；凸轮轴加工设备主要则是凸轮轴数控车床，凸轮轴磨床等；而连杆加工设备大多为专用设备，如双端面磨床等。

　　随着巿场竞争的不断加剧，客户对于汽车供应商的产品、技术、服务以及产品提出了更为苛刻的要求，对于汽车的安全等性能愈加关注。而随着国家节能减排措施的实行，汽车的燃料消耗、污染程度也倍受关注。中国巿场劳动力成本也在不断上升。这些因素导致汽车零部件企业的压力空前加大，对于零部件加工的可靠性、生产效率、精确性、性价比等提出了更高的要求。

　　急需高效加工解决方案

　　汽车产能的大幅提升必然要求汽车零部件的产能的大幅提升，而面对逐渐提高的中国劳动力成本，就要求汽车零部件生产企业不得不考虑采用效率更高，复合性更强，自动化程度更高的机床来解决制造成本与劳动力成本的矛盾，面对这一趋势，瑞士托纳斯公司针对汽车零部件中的精密轴类零件的高效加工推出了多主轴自动车削中心。

　　本文以托纳斯公司的8主轴数控自动车削中心MultiSigma 8×24为例来说明这种高效车削的解决方案。MultiSigma 8×24 8主轴数控自动车削中心为8个加工主轴，每个主轴均为独立电机驱动的电主轴，由24个数控直线轴控制刀具对轴类零件进行加工，并包括2个独立的背面主轴，可以完成轴类零件的外圆车削/内孔加工/横向钻孔/铣削/自动掉头加工等。主加工侧有8个沿圆周均匀分布的8个回转主轴，将1个复杂零件的正面需加工的所有工序按尽可能均匀的加工时间分配给8个主轴，这样使零件在正面加工的时间相比单主轴车床大大减少，在第7个和第8个主轴位置上由 2个背面主轴夹持零件后再掉头加工，而零件的加工节拍就是单背面主轴加工时间的一半和8个正面主轴加工时间中最长的那个，从而大幅提高加工效率，减少机床的占地空间和所需的操作人员数量，提高零件的稳定性，非常适合超大批量的零件生产。

　　针对MultiSigma 8×24，其24个直线控制轴完全由数控方式控制。除7号主轴位置（实现切断工序和背面主轴掉头加工）及8号主轴位置（实现切断工序和背面主轴掉头加工）外，其余1/2/3/4/5/6主轴位置可以同时进行钻孔和外圆车削工序。举例如下：

　　针对1号到6号主轴位置，有两个独立的数控刀架组成，即十字滑台刀架（X11/Z11到X16/Z16）完成外圆车削和1号到6号主轴正前方轴向钻孔刀架（Z21到Z26）完成正面钻孔，由于这些个刀架完全独立并完全通过数控控制，所以在该位置可以同时完成外圆车削及正面钻孔。零件在正面7号和8号主轴位置进行切断工序，在此位置切断后，零件正面工序完成，换由2个独立的背面主轴完成，由背面加工刀架X47和X48完成掉头车削/钻孔/镗孔/端面车槽等工序。2个背面主轴在X47和X48背面刀架上的工序完成后，零件通过收集装置自动收集到机床外部成品零件箱内，至此一个完整的零件完成。重复上述工序，就能够完成零件高效连续加工。

　　沈阳机床成套设备有限责任公司主要是为汽车零部件加工提供专门的设备和成套生产线，近几年的产品重点放在汽车发动机缸体、缸盖、曲轴、凸轮轴以及连杆等汽车零部件的加工，研制卧式加工中心和曲轴、凸轮轴成套数控设备，已经具备了项目整线承包、交钥匙工程的能力。

　　2010年，沈阳机床成套设备有限责任公司为天润曲轴股份有限公司提供了7条曲轴加工生产线。针对天润曲轴4GI四缸曲轴而规划的四缸曲轴日式推拉上下料自动化生产线项目，是沈阳机床成套设备公司自行研发并设计制造的，具有完全自主知识产权。沈阳机床成套设备公司为该项目提供了包括其新开发的SUC8216型数控铣端面中心孔机床、SUC8117J型双刀架数控车床以及改版后的SUC8149型曲轴油孔加工数控机床、SUC8114型两端孔加工数控机床等。针对天润曲轴项目的工艺特点和各工序的技术要求，沈阳机床成套设备公司为其制定了针对性的加工工艺，包括：铣端面、铣定位面和套车大小头外圆工序合一的工艺，车轴颈采用双伺服刀架数控车床车削工艺，连杆颈及沉割槽采用数控随动内铣床和连杆颈数控车加工工艺，曲轴油孔采用基于MQL微量润滑技术的5轴全自动钻削机床加工工艺，两端凸缘螺纹孔及销孔键槽采用双面转塔多工位动力头组成的专用卧式加工中心完成，最终平衡去重用全自动去采重平衡机加工工艺等。

　　这条四缸曲轴自动化生产线输送系统和机械手送料方式，通过操作者平推曲轴可实现序与序之间的曲轴输送，通过机械手可以实现曲轴由物流线到机床内的输送。生产线工艺的合理制定，不仅降低了物流系统成本，减少了加工辅助时间，更提高了生产效率。而且，由于提高了机床的复合化程度，使加工工序更加集中，缩短了曲轴生产线长度。同时，由于这条生产线由柔性设备组成，可以适应多品种的曲轴加工，符合天润曲轴多品种、小批量的生产特点，满足了天润曲轴年产曲轴9万件、单件生产节拍3.4min的生产要求。

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