图1 广西玉柴机器股份有限公司冷加工厂副厂长郑小兵先生

AI：高效加工意味着保证加工质量、提高加工效率，这是企业保持竞争力所不懈追求的目标，其中机床和刀具发挥着越来越重要的作用。请您结合贵公司的实际，谈谈先进机床装备及工具的使用情况。

郑小兵先生：在这里，我通过几个例子来介绍一下玉柴应用先进设备保证加工质量、提高加工效率的情况：

1.高速加工优化发动机生产工艺流程

在玉柴重机气缸体制造中，用加工中心高速铣替代普通铣床的低速铣是一个典型的例子，零件可在毛坯状态一次装夹进行粗铣和精铣加工，有效地提高了表面粗糙度、保证了相互尺寸和形位精度要求，并能保持原有的加工效率。目前玉柴采用高速铣削的刀具材料有CBN（立方氮化硼）和陶瓷，切削线速度可达850m/min和600m/min，进给速度可达0.15mm/齿。

2.引入带双滚动轴承导套的夹具

为了解决长悬伸比（L/D大于10）镗杆在高速旋转时的颤振，玉柴在加工中心上引入了带双滚动轴承导套的夹具。镗杆配合前后双导套使用，使长悬伸比镗杆在切削过程中减少了径向颤振，工件可以获得较高的表面粗糙度和形位精度。导套的使用让位置度、同轴度的调整非常精准。同时，高转速满足了CBN刀具加工铸铁高线速度的需要，采用CBN刀具进行镗削可以有效提升生产率和加工质量。目前我们采用CBN刀具镗削线速度可达800m/min，进给量可达0.1mm/r。这种组合应用在了玉柴6L/6M气缸体精镗主轴孔和凸轮衬套孔工序上都获得了较好的加工质量和较高的生产效率。

3.应用高效深孔复合阶梯硬质合金钻头

高效深孔复合阶梯硬质合金钻头的应用，显著提高了深孔钻削的效率，为提高玉柴重机气缸体顶面螺孔低孔及过孔的生产率，工艺人员开发设计了一种双刃整体硬质合金复合阶梯直槽钻和四刃带整体硬质合金复合阶梯麻花钻，钻孔径比（L/D）大于30。这种高效深孔阶梯钻刚性远胜枪钻，切削线速度是枪钻的1.5倍，进给是枪钻的2倍，由此大大提高了加工效率，加工效率达到枪钻的3倍，工序生产率提高了8倍以上。同时，钻孔时钻头的径向偏移特别小，能获得较好的位置精度。

4.广泛使用复合镗刀

复合镗刀的广泛使用大幅提高了镗孔的效率，并保证了孔内各段的相互同轴度。复合镗刀各个刀夹均设计有双向微调机构，方便了孔径尺寸的控制。复合镗刀在玉柴大部分气缸体粗镗和精镗缸孔工序均有应用。精镗缸孔使用标准CBN刀片，切削线速度保持在400m/min以上，能保证高的切削效率和高的缸孔精度。同时，孔内各段精镗一次加工成形，可以获得较好的相互精度和高的生产效率。

图2 玉柴流水线作业现场

5.使用复合枪铰刀

气缸盖的密封带和导管孔的加工是缸盖机加工工序的重中之重。如何提高其加工效率和质量是各制造厂广泛关注的问题。在玉柴缸盖密封带和导管孔的加工中，我们使用了复合枪铰刀。金刚石导条的应用使导管孔孔径和密封带角度调整很方便，缩短了生产等待时间。在切削过程中，导条减少了刀杆颤振，导管孔可以获得较高的表面质量和形状精度。加工密封带使用了高精度专用CBN刀片，保证了密封带有良好的连续性和表面粗糙度。同时导管孔和密封带一次精加工成形，提高了密封带和导管孔的相互精度和加工效率。

6.CBN砂轮高速磨削的方式普遍应用于精磨曲轴和凸轮轴方面

CBN砂轮磨粒比普通砂轮要锋利很多，磨削时产生的磨削热是普通砂轮的1/3，因此，CBN磨削能够很好地解决表面磨削烧伤，且比普通砂轮磨削效率提高了近3倍，目前我们的高速磨削速度能够达到200m/s。

AI：先进的机床装备及加工刀具不但是推动制造技术进步和工艺改进的重要因素之一，还是保证加工质量、提高加工效率的重要手段。在规划和选用加工装备方面您有何建议？

郑小兵先生：对机床、夹具和刀具的选用，我的建议如下：

1.机床的选用

（1）考虑加工产品的通用性，是选择通用柔性机床还是专用机床。专用机床可以提供更高的产品质量和稳定性，同时可以带来更高的加工效率。

（2）选择高主轴转速的机床还是选择高功率﹑高刚性的机床，亦或二者兼顾。一般来说，粗加工选择高功率﹑高刚性的机床，实现高的材料去除率；精加工选择较高主轴转速的机床，实现高速切削，在保证高的表面质量和稳定的尺寸质量前提下实现较高的加工效率。

图3 先进的重机加工车间

2.夹具的选用

（1）考虑选择手动还是自动夹具，除非是类似可交换工作台的加工中心，一般都应选择自动夹具。

（2）考虑夹具的刚性。高材料去除率的高功率﹑高刚性机床同样要提供高刚性的夹具；通用机床上采用专用夹具也可以实现高质量、较高效率的加工。

3.刀具的选用

（1）考虑加工产品的通用性，决定选择专用复合刀具还是通用刀具，其中专用刀具可以带来高效率和高精度。

（2）尽可能地选择最合适的刀具材料，如硬质合金、CBN、PCBN、PCD、陶瓷和金属陶瓷等。

AI：您认为阻碍生产效率提高的因素主要来自哪些方面？在追求高效加工的过程中，您认为人们常会遇到哪些瓶颈和误区？提高生产效率的关键是什么？

郑小兵先生：阻碍生产效率提高的因素主要来自设备、夹具和刀辅具。以下几种情况是比较常见的：提高切削速度、进给和切削深度，虽然切削速度的提升会导致刀具成本的大幅增加，但会减少人与机床的投入，分摊成本的下降，而后者往往因为不易核算导致工艺人员弄不清楚，从而限制了我们去提高切削参数；高效率的刀具与高的价格分不清孰轻孰重；不管粗、精加工都选择一样的机床；机床、夹具和刀辅具不配套，相互制约，不能充分发挥效能等。

提高生产效率的关键在于：选用具有足够的机床主轴转速的高速切削机床，或者较大传递转矩的高功率﹑高刚性机床，进行大功率切削；配备与机床相适应的夹具；选用与待加工材料、切削参数相适应的先进刀具材料和刀具；必要的专用、复合刀具；选用适合高速﹑大功率切削的先进的刀具夹头；选择合理的切削参数等。