圖1 HM630加工中心工裝和零件圖
隨著現(xiàn)代數(shù)控加工技術(shù)的迅猛發(fā)展，加工中心的廣泛應(yīng)用不僅能夠有效提高零部件的加工精度和產(chǎn)品一致性，而且通過工裝、刀具的配置和程序控制，可以實(shí)現(xiàn)在一條生產(chǎn)線上進(jìn)行多品種產(chǎn)品的柔性生產(chǎn)，有效提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。
車橋是汽車底盤的關(guān)鍵部件之一，它具有承載、減速增扭和制動住車等多項(xiàng)功能。丹東曙光重型車橋公司是生產(chǎn)大、中型客車車橋的專業(yè)廠家，產(chǎn)品涵蓋大、中型客車和鉸接客車，主要為黃?？蛙嚬?、福田汽車等客車生產(chǎn)廠配套。由于客車車橋的生產(chǎn)呈多品種、小批量的特性，因此，重型車橋在滿足功能的同時，更要立足于車橋關(guān)鍵零部件實(shí)現(xiàn)柔性化生產(chǎn)，即通過加工中心的刀具庫及自動換刀裝置和更換工裝等方面，按照相對應(yīng)工件的加工程序，實(shí)現(xiàn)在一條生產(chǎn)線上進(jìn)行多品種產(chǎn)品的生產(chǎn)。我公司分別建有輪轂生產(chǎn)線、主減速器殼體生產(chǎn)線、差速器殼體生產(chǎn)線及橋殼生產(chǎn)線等主要的機(jī)加工生產(chǎn)線。由于在各條生產(chǎn)線設(shè)計(jì)時充分考慮到客車車橋市場品種多樣性的需求及產(chǎn)品更新?lián)Q代速度快的特點(diǎn)，使得各機(jī)加生產(chǎn)線在實(shí)際生產(chǎn)中能夠迅速地縮短重橋產(chǎn)品的生產(chǎn)和試制周期，有效滿足客車市場的需求。
圖2 HM630加工中心刀具庫
結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，下面以主減速器殼體生產(chǎn)線為例，從后橋主減速器殼體自身系列的零件和重橋以外不同的底盤零件在加工中心上的相互切換兩大方面進(jìn)行對照說明。
重橋系列主減速器殼體在加工中心上的加工
主減速器殼是后橋總成中殼體類件的關(guān)鍵零件之一，其加工精度和效率直接影響后橋總成的質(zhì)量和按期交付。下面以重橋10.5t主減速器殼（圖號：2402813-40H）和12t主減速器殼（圖號：2402815-01）在臥式加工中心的加工為例做以介紹（如表1）。
表1 重橋主減速器殼在臥式加工中心加工對照表
刀具庫是加工中心上的一套完整系統(tǒng)，具備存儲刀具和輸送刀具的功能。HM630數(shù)控加工中心刀具的輸送采用鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，能夠根據(jù)加工程序指令把加工使用的刀具輸送到與換刀機(jī)械手相對應(yīng)的工位。HM630數(shù)控加工中心的刀具庫共有42個刀位，例如，銑刀位、鏜刀位和螺紋刀位等。這樣容量的刀具庫既能儲存通用刀具，又能儲存專用刀具，使之能夠滿足同類零件及不同零件加工對刀具的需求，實(shí)現(xiàn)各種零件在HM630設(shè)備上的產(chǎn)品加工切換，大大提高了零件的加工柔性?？梢哉f刀具庫是加工中心實(shí)現(xiàn)柔性加工的關(guān)鍵系統(tǒng)，是提高柔性加工的基礎(chǔ)。
在刀具庫實(shí)現(xiàn)上述配置的基礎(chǔ)上，HM630加工中心通過機(jī)械手實(shí)現(xiàn)刀具轉(zhuǎn)換。如前所述，刀具庫按照加工程序指令把加工使用的刀具輸送到與換刀機(jī)械手相對應(yīng)的工位，此時機(jī)械手按照程序指令（如T1 M6）到刀具庫對應(yīng)的位置取出T1號刀具，機(jī)械手轉(zhuǎn)換到加工中心主軸對應(yīng)位置后，將上一個工步的刀具從主軸取下，旋轉(zhuǎn)180后把本工步的刀具裝入主軸，然后將上一個工步的刀具放回刀具庫的原工位。機(jī)械手自身在180方向有2個刀具工位，使從刀具庫取出刀具、到主軸更換刀具以及把上個工步的刀具放回刀具庫的整個過程一次完成，確保了加工中心刀具轉(zhuǎn)換的過程連續(xù)、高效和準(zhǔn)確。
圖3 HM630加工中心換刀機(jī)械手和主軸
加工程序是柔性加工的核心和控制系統(tǒng)，通過數(shù)字化控制單元，按照零件圖紙和加工工藝的要求，完成每個工步的加工，實(shí)現(xiàn)本道工序的加工。
綜上所例，在HM630加工中心上通過刀具的配置和轉(zhuǎn)換，按照相對應(yīng)的加工程序，對10.5t和12t的后橋主減速器殼進(jìn)行加工，實(shí)現(xiàn)了同類零件在臥式加工中心上的相互切換。
發(fā)動機(jī)橫梁在加工中心上的加工
數(shù)控加工中心不僅能夠在同類產(chǎn)品系列中切換加工產(chǎn)品，也能夠在不同的產(chǎn)品間實(shí)現(xiàn)加工轉(zhuǎn)換。例如，2007年3月，黃?？蛙嚬炯毙枭a(chǎn)一批DD6181客車用的發(fā)動機(jī)橫梁，該零件要求精度高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜且加工難度大，需銑斜面和在斜面鉆孔等工序。整車廠先后在外地找過幾家加工方，不僅加工成本高，而且供貨周期長，保證不了交付。通過與我公司的溝通和技術(shù)確認(rèn)，最終確定該件利用重橋的數(shù)控加工中心進(jìn)行加工。在HM630臥式加工中心上，刀具庫的配置和刀具的轉(zhuǎn)換過程如前所述，只是根據(jù)零件的不同在刀具庫中重新配置相應(yīng)的加工刀具。發(fā)動機(jī)橫梁的關(guān)鍵工序是銑平面和鉆孔工序，根據(jù)圖紙的要求需銑30°平面，并在該平面上加工中心距為130±0.2mm的φ19mm的孔（如表2中工序簡圖）。
表2 發(fā)動機(jī)橫梁在臥式加工中心加工實(shí)例
加工后的發(fā)動機(jī)橫梁各部位尺寸均滿足設(shè)計(jì)要求，而且加工一致性好。根據(jù)整車廠要求提前完成了該批量的生產(chǎn)任務(wù)，累計(jì)生產(chǎn)320件，確保了按期交付。
結(jié)語
從上述汽車底盤零件主減速器殼及發(fā)動機(jī)橫梁在臥式加工中心上加工的具體實(shí)例中可以看出，隨著現(xiàn)代數(shù)控加工技術(shù)的迅猛發(fā)展，加工中心的廣泛應(yīng)用不僅能夠有效地提高零部件加工精度和產(chǎn)品的一致性，而且通過工裝、刀具的配置和程序控制，與傳統(tǒng)的加工相比能夠進(jìn)一步加速不同產(chǎn)品間的加工切換，為產(chǎn)品的設(shè)計(jì)研發(fā)、更新?lián)Q代以及提高生產(chǎn)效率、滿足市場需求等諸方面展示了廣闊的發(fā)展前景。
