目前，中國(guó)軌道交通建設(shè)全面提速，國(guó)產(chǎn)時(shí)速350km/h的“和諧號(hào)”動(dòng)車組實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)、同速度級(jí)別的干線高鐵逐漸投入使用……用突飛猛進(jìn)來(lái)形容這種發(fā)展速度并不為過(guò)。當(dāng)然，這無(wú)疑為軌道裝備制造業(yè)帶來(lái)了最佳的發(fā)展機(jī)遇。但挑戰(zhàn)也隨之而來(lái)，傳統(tǒng)的加工方式已經(jīng)無(wú)法滿足更高標(biāo)準(zhǔn)的需求，尤其是在精度和效率這最為加工車間看重的兩個(gè)方面。作為機(jī)車車輛制造企業(yè)的領(lǐng)先者，南車戚墅堰機(jī)車有限公司對(duì)此深有同感，公司的柴油機(jī)分廠通過(guò)引進(jìn)高端的復(fù)合加工設(shè)備，對(duì)原有加工工藝進(jìn)行了徹底的改變。現(xiàn)如今在加工車間的曲軸和凸輪軸生產(chǎn)線上，再也看不到繁瑣的功能各異的數(shù)控加工設(shè)備，一臺(tái)車銑復(fù)合加工機(jī)床取代了原有的四臺(tái)設(shè)備，不僅減少了投入成本，還將工件的加工精度和效率提升至更高的水平。而這一切都得益于集團(tuán)與奧地利WFL公司的合作。

前所未有的加工體驗(yàn)

柴油機(jī)可以說(shuō)是內(nèi)燃機(jī)車的心臟，為整個(gè)機(jī)車的運(yùn)行提供動(dòng)力。其中，凸輪軸又是柴油機(jī)不可或缺的部分，它的好壞直接影響燃燒是否充分，所以凸輪軸的精度非常重要。“尤其是公司與美國(guó)GE公司合作成立柴油機(jī)分廠以后，我們要按照GE公司的要求來(lái)加工凸輪軸，精度要求更高了。”凸輪軸加工車間主管工藝師夏煥金先生是與WFL公司合作的主要參與者，他回憶說(shuō)道，“用當(dāng)時(shí)已有的傳統(tǒng)設(shè)備根本無(wú)法達(dá)到要求，而且我們一直沿用傳統(tǒng)的仿形加工方式，效率上也無(wú)法滿足需求。”于是，2007年加工車間擬定方案，決定購(gòu)進(jìn)新型的加工設(shè)備，以提高凸輪軸的加工水平，并將目光鎖定歐洲高端的加工技術(shù)。

國(guó)內(nèi)的機(jī)車車輛廠大多歷史悠久，數(shù)十年傳承下來(lái)的加工經(jīng)驗(yàn)很難改變，因此在招標(biāo)初期，加工車間仍以凸輪銑床為主要采購(gòu)目標(biāo)。但奧地利WFL的出現(xiàn)改變了加工車間的固有想法，經(jīng)過(guò)對(duì)其他機(jī)車車輛制造企業(yè)的使用調(diào)研以及對(duì)5軸車銑復(fù)合加工中心功能的逐漸了解，加工車間最終選擇了WFL的M35設(shè)備。WFL公司中國(guó)區(qū)首席代表李鋒先生認(rèn)為這次合作是具有突破意義的，他說(shuō)：“合作的過(guò)程很曲折，讓傳統(tǒng)的加工車間接受先進(jìn)的加工方式并非易事。傳統(tǒng)的加工方式成熟、可靠、風(fēng)險(xiǎn)小，但是工藝繁瑣，耗費(fèi)的加工時(shí)間長(zhǎng)，嚴(yán)重影響整體加工效率。而車銑復(fù)合技術(shù)的出現(xiàn)，打破了戚墅堰柴油機(jī)廠的固有模式，為他們提供了一種前所未有的加工體驗(yàn)。三年過(guò)去了，事實(shí)證明當(dāng)時(shí)的決策非常正確。”

目前，M35車銑復(fù)合加工中心主要用于GEVO16型柴油機(jī)凸輪軸的凸輪外形的車銑加工，軸頸、法蘭端面及凸臺(tái)的車削加工，端面安裝孔的鉆削、鏜削加工。據(jù)夏工介紹，加工的產(chǎn)品主要有兩種，分別是GE的凸輪軸和自主設(shè)計(jì)的280型凸輪軸，主要供給環(huán)境惡劣的地區(qū)，這對(duì)機(jī)車提出更高要求，所以對(duì)機(jī)車內(nèi)部零件必須嚴(yán)格把控。他說(shuō)：“凸輪軸的凸輪型面加工余量相對(duì)少，所以我們更注重加工精度的提升，因?yàn)檎麄€(gè)位置度和尺寸公差都非常小，需要設(shè)備的精度更高，尤其是重復(fù)精度。”以其中16缸柴油機(jī)用凸輪軸的加工來(lái)說(shuō)，M35承擔(dān)三次裝卡、兩道工序的加工任務(wù)。第一道工序是銑削凸輪，精度要求很高，輪廓度的精度要達(dá)到0.05mm；第二道工序是螺栓安裝孔，GE的凸輪軸需要8節(jié)連在一起，所以螺栓孔的位置度要求非常高，超過(guò)0.04mm的偏差都會(huì)導(dǎo)致安裝出現(xiàn)問(wèn)題。

夏工解釋說(shuō)：“精度主要在于兩端法蘭孔的同軸度和凸臺(tái)尺寸，都要遵循GE公司的CTQ關(guān)鍵項(xiàng)目尺寸，絕對(duì)不能超差。整個(gè)凸輪軸有32個(gè)螺栓孔，一邊16個(gè)，為了讓每根凸輪軸高精度地連接在一起，16個(gè)孔中各有1個(gè)定位孔（直徑18mm，其余為15mm），精度最高，用于同軸度的測(cè)量，一旦不精準(zhǔn)，凸輪軸之間的連接角度就會(huì)變化。另外，凸輪軸端面上還有一個(gè)定位銷測(cè)量孔，精度也很重要，因?yàn)槊總€(gè)缸的發(fā)火次序不同，所以每個(gè)凸輪的相位角就不一樣，而相位角的定位基準(zhǔn)就是靠定位銷來(lái)實(shí)現(xiàn)的，被用于定位以及整個(gè)桃形和軸的測(cè)量。”夏工補(bǔ)充說(shuō)，除此之外，兩端法蘭外端面相對(duì)兩端凸臺(tái)公共軸線的垂直度、跳動(dòng)，各個(gè)孔的位置度等精度要求都非常高。

M35車銑復(fù)合加工中心不僅在精度上提供了很好的保證，在加工工序上也較原來(lái)有大幅改進(jìn)，帶來(lái)了效率的提高。“以前我們需要經(jīng)過(guò)仿形車和粗磨兩道工序之后才能進(jìn)行熱處理，而使用了M35以后，工藝改變了，一次車銑桃形成型，凸輪表面粗糙度和凸輪型線輪廓度就可以達(dá)到要求。以前車一根凸輪軸需要2h，再經(jīng)過(guò)磨削也需要2h，而現(xiàn)在共用30min就可以完成原來(lái)4h的加工任務(wù)。同時(shí)還減少了一道工序，就是定位銷的加工，按照之前的加工工序，額外還需要一臺(tái)機(jī)床才能實(shí)現(xiàn)軸向定位基準(zhǔn)。”現(xiàn)在的加工模式，無(wú)需對(duì)凸輪軸進(jìn)行搬運(yùn)和二次定位裝卡，就可以達(dá)到高品質(zhì)的加工精度，并使效率成倍提升。按照傳統(tǒng)的加工模式，國(guó)內(nèi)型號(hào)凸輪軸的年產(chǎn)量只有800節(jié)，而在使用M35之后，加工車間在2009年就加工GE型號(hào)凸輪軸1600節(jié)，車銑復(fù)合加工技術(shù)的優(yōu)勢(shì)顯而易見(jiàn)。

真正的定制化機(jī)床

車銑復(fù)合加工技術(shù)為企業(yè)帶來(lái)了效益，除了解決零件的高精度、高效率加工問(wèn)題，其真正的高技術(shù)水平還應(yīng)體現(xiàn)在對(duì)零件的質(zhì)量保障方面。特別是在批量生產(chǎn)中，要保證每一個(gè)零件都在精度要求之內(nèi)。“奧地利WFL公司于1982年在漢諾威展會(huì)上展出了世界上第一臺(tái)車銑機(jī)床MILLTURN?，此后WFL只專注于車銑機(jī)床的制造。WFL不僅是車銑技術(shù)的發(fā)明者，也是全世界唯一一家專業(yè)車銑機(jī)床制造企業(yè)，也是該領(lǐng)域最大的企業(yè)。”李總認(rèn)為WFL的專業(yè)性使公司可以提供給用戶最高端的車銑復(fù)合技術(shù)，幫助他們解決加工難題，“時(shí)至今日，WFL可以提供給用戶最完善的車銑復(fù)合加工技術(shù)，我們的設(shè)備全部采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以根據(jù)用戶特殊需要提供相應(yīng)的功能，而且開發(fā)程度要更加深入。是真正意義上的定制化機(jī)床。”夏工對(duì)WFL機(jī)床的模塊化結(jié)構(gòu)大加贊賞，他說(shuō)：“WFL設(shè)備中設(shè)有典型零件的加工循環(huán)，比如凸輪軸的加工，我們可以直接調(diào)用凸輪輪廓車銑加工宏程序，簡(jiǎn)化了編程，只要輸入特定參數(shù)就可以進(jìn)行加工了。”而給他留下深刻印象的還要數(shù)M35的測(cè)量循環(huán)功能，“比如兩端法蘭孔的同軸度，如果沒(méi)有測(cè)量的工藝，精度很難保證。如果測(cè)量方法不當(dāng)，會(huì)造成很大誤差。WFL的測(cè)量循環(huán)已經(jīng)成為了零件加工工藝中不可缺少的部分，這個(gè)功能不僅可以實(shí)現(xiàn)零件的找正，還可以在加工過(guò)程中用來(lái)避免零件的物理變形、熱膨脹變形、刀具磨損帶來(lái)的誤差，保證了零件的加工精度。”

據(jù)李總介紹，這是定制化之后的一個(gè)顯著特點(diǎn)，他解釋說(shuō)：“加工程序是理論程序，現(xiàn)實(shí)加工情況肯定與理論有偏差，因?yàn)槿绲毒邠p耗、溫度變化這些因素都是不確定的，容易給零件帶來(lái)變形。這種情況在編程中并沒(méi)有納入考慮，但卻實(shí)際存在，如果按照理論加工，那么誤差就會(huì)被計(jì)算到零件中。而WFL提出的測(cè)量方法是，在最終精加工步驟之前，系統(tǒng)自設(shè)一個(gè)預(yù)加工量，它會(huì)大于理論加工值，然后系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量，當(dāng)測(cè)量值小于這個(gè)量的時(shí)候，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)補(bǔ)償，以達(dá)到最終要求的尺寸。整個(gè)過(guò)程是自動(dòng)的，無(wú)需人工干預(yù)，這也是WFL區(qū)別于其他廠家的專利技術(shù)。”好的設(shè)備就是要更快、更高精度地加工出零件。而這個(gè)過(guò)程中精度的保證是關(guān)鍵，WFL做到了——經(jīng)過(guò)驗(yàn)證，柴油機(jī)分廠生產(chǎn)的GE凸輪軸完全符合要求精度，而且離散性都被控制在很小的范圍內(nèi)，超過(guò)了GE本土生產(chǎn)水平，這個(gè)結(jié)果讓美國(guó)同行刮目相看。

合作升級(jí)

為了讓用戶更好地理解和使用設(shè)備，WFL提供給用戶同樣專業(yè)的培訓(xùn)和服務(wù)。“前期我們會(huì)組織在奧地利本土進(jìn)行全天培訓(xùn)，由奧地利專家授課。幫助用戶更好地了解設(shè)備功能，掌握操作。”李總介紹說(shuō)，“另外，我們每隔兩年還會(huì)提供給用戶一次專業(yè)培訓(xùn)，邀請(qǐng)奧地利專家來(lái)訪。這個(gè)培訓(xùn)非常行之有效，因?yàn)樵谑褂靡欢螘r(shí)間后對(duì)機(jī)床有了一定的認(rèn)識(shí)，此時(shí)進(jìn)行培訓(xùn)，效果更明顯。專家可以為用戶解決實(shí)際發(fā)生的問(wèn)題，用戶之間也可以就各自的問(wèn)題進(jìn)行探討。這一過(guò)程會(huì)持續(xù)一周時(shí)間。”除此之外，WFL還在北京設(shè)有備件庫(kù)，為了更快地響應(yīng)用戶的需求。公司還投入更多資金邀請(qǐng)國(guó)外專家常駐中國(guó)地區(qū)，為用戶解答疑難問(wèn)題。

夏工補(bǔ)充說(shuō)，在機(jī)床調(diào)試初期，WFL派了一名外國(guó)工程師全程跟隨，共同編輯程序、調(diào)試機(jī)床參數(shù)。這使操作者和編程人員可以在最短時(shí)間內(nèi)適應(yīng)機(jī)床，機(jī)床也以最快的速度進(jìn)入工件加工狀態(tài)。

對(duì)于輸電成本很高的地區(qū)來(lái)說(shuō)，內(nèi)燃機(jī)車仍然是一種比較好的鐵路牽引解決方式。它具有基建投資小、機(jī)動(dòng)性和適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，具有不可替代的作用。目前，南車戚墅堰機(jī)車有限公司制造的機(jī)車以省油、載重量大著稱，而且經(jīng)過(guò)了東北地區(qū)-47°的嚴(yán)寒考驗(yàn)和新疆吐魯番地區(qū)50°高溫的考驗(yàn)。根據(jù)今后的發(fā)展趨勢(shì)，柴油機(jī)分廠目前正計(jì)劃擴(kuò)大產(chǎn)能，達(dá)到年產(chǎn)450～650臺(tái)的生產(chǎn)水平，這無(wú)疑需要WFL更多的支持，進(jìn)一步的購(gòu)買計(jì)劃已經(jīng)列入日程。