神速發展的中國軌道交通

　　中(zhong)(zhong)國的(de)軌(gui)道交(jiao)通(tong)從(cong)改革開(kai)放(fang)後90年代末期第一次大提速開(kai)始，到(dao)(dao)2011年完(wan)成的(de)第八(ba)次提速，中(zhong)(zhong)軌(gui)道交(jiao)通(tong)歷了(le)一神速展的(de)歷程。以上海到(dao)(dao)南京為例，提速前(qian)全程要4~5個小(xiao)時(shi)，目前(qian)最快的(de)僅需(xu)1小(xiao)時(shi)，速度已超(chao)過了(le)每小(xiao)時(shi)350公里；從(cong)上海到(dao)(dao)北京也只需(xu)5個小(xiao)時(shi)了(le)。

　　2012年(nian)，德國著名咨詢機(ji)(ji)構SCI Verkehr發布(bu)研究報告公(gong)布(bu)了2010年(nian)世界軌道交通裝備制造(zao)商新造(zao)領域(yu)十強，中(zhong)國南車躍居全球第一位(wei)。南車戚(qi)墅堰機(ji)(ji)車有(you)限公(gong)司，是以生產(chan)乾線(xian)鐵路(lu)內燃機(ji)(ji)車為(wei)主(zhu)(zhu)要產(chan)品(pin)的現代化(hua)大型(xing)企業。主(zhu)(zhu)要車型(xing)有(you)東風(feng)(feng)8、東風(feng)(feng)8B、東風(feng)(feng)11、東風(feng)(feng)11G、HXN5等系列內燃機(ji)(ji)車。

　　中國(guo)鐵路(lu)前六次提速(su)(su)(su)的(de)(de)機(ji)(ji)車(che)(che)主(zhu)(zhu)(zhu)要是以(yi)南車(che)(che)為(wei)主(zhu)(zhu)(zhu)的(de)(de)DF11G型內燃(ran)機(ji)(ji)車(che)(che)，最近兩年(nian)(nian)來(lai)，鐵路(lu)提速(su)(su)(su)以(yi)電力機(ji)(ji)車(che)(che)為(wei)主(zhu)(zhu)(zhu)。但(dan)內燃(ran)機(ji)(ji)車(che)(che)還(huan)是有(you)(you)它的(de)(de)不可取代的(de)(de)地位，尤其在提速(su)(su)(su)貨運機(ji)(ji)車(che)(che)方面。從(cong)中全(quan)局出發，內燃(ran)機(ji)(ji)車(che)(che)的(de)(de)需求量還(huan)是相當大(da)。全(quan)路(lu)內燃(ran)機(ji)(ji)車(che)(che)目(mu)前約(yue)有(you)(you)19,000多臺，此外(wai)，大(da)功率調車(che)(che)機(ji)(ji)車(che)(che)目(mu)前在各機(ji)(ji)務段和(he)煤礦、石油等大(da)企業都急(ji)缺，據初步估算，每(mei)年(nian)(nian)的(de)(de)機(ji)(ji)車(che)(che)更新(xin)總(zong)量在600臺以(yi)上（不包括每(mei)年(nian)(nian)約(yue)幾千臺的(de)(de)修(xiu)理機(ji)(ji)車(che)(che)）。

　　軌道交通的主要零部件(jian)加工難度簡解

　　涉及到(dao)軌道交通(tong)機(ji)(ji)(ji)加(jia)(jia)工(gong)，相對來說有加(jia)(jia)工(gong)難度(du)的主要零部(bu)(bu)件(jian)是車(che)體(ti)轉向架、空芯軸套等(deng)機(ji)(ji)(ji)車(che)走行(xing)部(bu)(bu)，另(ling)外就是柴油機(ji)(ji)(ji)關(guan)鍵零部(bu)(bu)件(jian)。機(ji)(ji)(ji)車(che)柴油機(ji)(ji)(ji)主要零部(bu)(bu)件(jian)結構復雜、制造(zao)精度(du)、形位公(gong)差和表面粗(cu)糙度(du)要求高(gao)(gao)(gao)（精度(du)指(zhi)標大都在(zai)5~7級(ji)、粗(cu)糙度(du)Ra0.4左右），要求有良好(hao)的互(hu)換性，如(ru)機(ji)(ji)(ji)體(ti)、曲軸、連桿、汽缸(gang)蓋等(deng)，主要目的是為了保(bao)證機(ji)(ji)(ji)車(che)在(zai)高(gao)(gao)(gao)速運行(xing)中可靠性好(hao)、耐用度(du)高(gao)(gao)(gao)、安全系數高(gao)(gao)(gao)。

　　以(yi)柴油機關(guan)(guan)鍵零部件來(lai)講，許(xu)多零部件的(de)相關(guan)(guan)尺寸精度都(dou)在μm級，這是(shi)(shi)以(yi)前難以(yi)想象的(de)，也(ye)是(shi)(shi)根本做不到的(de)。

　　例1：引進曲軸(zhou)：全長(chang)4m以上，重量達2,500kg，主(zhu)軸(zhou)頸(jing)250（-0.029~0）mm，全長(chang)跳動(dong)量0.06mm等；相關的形位公(gong)差、粗(cu)糙度要(yao)求等都極嚴(yan)；

　　主(zhu)要難度有以(yi)下幾點：

　　- 毛坯擠壓要求(qiu)高(gao)，成型後非(fei)加(jia)工面(mian)尺寸要求(qiu)高(gao)；

　　- 平衡塊焊接要求也是原(yuan)先中曲軸(zhou)沒有采(cai)用過的；

　　- 因平衡塊焊接(jie)結構，對機械加工的設備回轉半徑加大，形(xing)位公差(cha)要求高；

　　- 采(cai)用(yong)噴(pen)霧冷卻正火(huo)+最終表面(mian)氮化的(de)熱處理方(fang)式(shi)，對變形的(de)控(kong)制有(you)較大難度。

　　例2：曲(qu)軸附(fu)件(jian)薄壁錐套：外圓210（-0.03~0）×160mm，壁厚僅5~7mm，圓度0.01mm；

　　主要難度有(you)以下(xia)幾點：

　　- 薄壁錐套的加工和控(kong)制(zhi)變形；

　　- 與飛(fei)輪法(fa)蘭的1：50錐(zhui)度的配合(he)覆蓋率80%及互換(huan)性；

　　- 過盈量(liang)的控制(zhi)要求嚴（如下圖）。

　　主要(yao)加工裝備(bei)的配備(bei)淺(qian)說(shuo)

　　機械加(jia)工(gong)是(shi)由車、銑(xian)(xian)、刨(bao)、鏜(tang)、鉆、磨等基本加(jia)工(gong)方式構成的(de)，圍繞不同產品(pin)(pin)、和(he)同一產品(pin)(pin)不同的(de)加(jia)工(gong)工(gong)序，以往人們使(shi)用的(de)是(shi)大(da)量(liang)傳統結構的(de)單一加(jia)工(gong)功能(neng)的(de)車床(chuang)(chuang)(chuang)、銑(xian)(xian)床(chuang)(chuang)(chuang)、刨(bao)床(chuang)(chuang)(chuang)、鏜(tang)床(chuang)(chuang)(chuang)、鉆床(chuang)(chuang)(chuang)、磨床(chuang)(chuang)(chuang)等普通(tong)設備。隨(sui)技術的(de)發展(zhan)，這些普通(tong)設備所占(zhan)的(de)比例已大(da)幅下降，取(qu)而代之的(de)是(shi)以單軸和(he)二軸聯動加(jia)工(gong)為主(zhu)的(de)數控車床(chuang)(chuang)(chuang)、立式和(he)臥式加(jia)工(gong)中(zhong)心數控加(jia)工(gong)機床(chuang)(chuang)(chuang)。

　　隨機床配套產品的發展和對相關技術的深入研究，今天的數控機床已經被柔性、復合、多軸聯動、高精、高速化占了主導地位。如多軸聯動的車銑中心、鏜銑中心、隨動型磨床等。而機床的性能也隨刀具材料及制造技術、計算機軟件技術、精密測量技術、快速伺服拖動技術的發展具有高速、高效加工和智能的特點。除此之外，為了適應用戶的產品生產需求，一些功能混搭技術交叉而實用的各類機床也產生。如：激光和銑削（DMG）揉合在一起；車銑和磨削（沃倫貝格）揉合在一(yi)起等等。

　　近年來，為了適(shi)應不斷發展的市場需求，南(nan)車主要增(zeng)添或引進了一些國(guo)產(chan)和進口(kou)的立式(shi)、臥式(shi)加工中(zhong)(zhong)心(xin)（適(shi)合(he)(he)(he)零(ling)件(jian)(jian)：連桿(gan)、汽缸蓋(gai)等）；龍門式(shi)加工中(zhong)(zhong)心(xin)（適(shi)合(he)(he)(he)零(ling)件(jian)(jian)：機體、構架等）；車銑(xian)加工中(zhong)(zhong)心(xin)（適(shi)合(he)(he)(he)零(ling)件(jian)(jian)：凸(tu)輪(lun)軸、曲(qu)軸）；鏜銑(xian)加工中(zhong)(zhong)心(xin)（適(shi)合(he)(he)(he)零(ling)件(jian)(jian)：抱軸箱等）；曲(qu)軸、凸(tu)輪(lun)軸專用(yong)磨床(chuang)，以及立式(shi)雙(shuang)磨頭磨床(chuang)等。加工中(zhong)(zhong)心(xin)具(ju)有占地面積(ji)小(xiao)，一臺設備(bei)可抵(di)四、五(wu)臺設備(bei)的功能；而且加工質量(liang)高，可靠性高；操作者體力消耗小(xiao)等優(you)點。

　　仍以曲軸(zhou)(zhou)為例，一(yi)臺(tai)車銑中心(xin)替代了(le)以前需要由6-7臺(tai)機床(chuang)(chuang)(chuang)(chuang)才能實現的(de)(de)(de)(de)(de)車、銑、鉆、擴(kuo)、鉸等(deng)(deng)加工(gong)功能，包括(kuo)曲軸(zhou)(zhou)的(de)(de)(de)(de)(de)主軸(zhou)(zhou)頸(jing)、連桿頸(jing)和(he)曲柄的(de)(de)(de)(de)(de)所有加工(gong)、法蘭孔(kong)的(de)(de)(de)(de)(de)加工(gong)、鍵槽(cao)加工(gong)、螺紋(wen)孔(kong)的(de)(de)(de)(de)(de)加工(gong)、主油孔(kong)和(he)斜油孔(kong)的(de)(de)(de)(de)(de)加工(gong)等(deng)(deng)，減(jian)少了(le)裝(zhuang)夾(jia)次數，提高了(le)產品精(jing)度，同(tong)(tong)時對(dui)試(shi)制新產品的(de)(de)(de)(de)(de)工(gong)裝(zhuang)準備(bei)可大(da)大(da)降低，機床(chuang)(chuang)(chuang)(chuang)的(de)(de)(de)(de)(de)加工(gong)柔性大(da)大(da)加強了(le)；同(tong)(tong)樣(yang)，一(yi)臺(tai)曲軸(zhou)(zhou)隨動磨(mo)床(chuang)(chuang)(chuang)(chuang)，替代了(le)原來的(de)(de)(de)(de)(de)普通(tong)大(da)型外圓磨(mo)床(chuang)(chuang)(chuang)(chuang)和(he)連桿頸(jing)曲軸(zhou)(zhou)磨(mo)床(chuang)(chuang)(chuang)(chuang)，一(yi)臺(tai)設備(bei)具有兩臺(tai)磨(mo)床(chuang)(chuang)(chuang)(chuang)的(de)(de)(de)(de)(de)功效，而(er)占地面(mian)積僅(jin)只有一(yi)臺(tai)磨(mo)床(chuang)(chuang)(chuang)(chuang)。

　　另外，數控在線測(ce)量也(ye)解決了以前加(jia)工(gong)中(zhong)的(de)測(ce)量問題。Marposs FENAR-L在線直徑測(ce)量裝置(zhi)，可以實時控制在線產品加(jia)工(gong)時的(de)精度，并(bing)設(she)置(zhi)超出自(zi)動報警。

　　同時，在刀(dao)儀的(de)應用(yong)上(shang)，解(jie)決了對刀(dao)的(de)精(jing)度，避(bi)免了加(jia)工不(bu)合格品，提高(gao)了加(jia)工效率。以前(qian)的(de)在線測量就(jiu)是停機操作者用(yong)游標卡(ka)尺或內(nei)、外卡(ka)憑(ping)操作者的(de)經驗控制；高(gao)級(ji)工（6級(ji)以上(shang)）一般也就(jiu)在0.02mm左右， 現在對刀(dao)儀可精(jing)確(que)地到μm級(ji)，可靠性(xing)也極高(gao)。

　　復合刀具的應用

　　80年(nian)代，機加工(gong)所用(yong)的刀(dao)(dao)具(ju)大(da)都是(shi)焊接(jie)刀(dao)(dao)具(ju)，少(shao)數非(fei)(fei)標(biao)刀(dao)(dao)具(ju)—也是(shi)焊接(jie)結構的。目(mu)前只有少(shao)數是(shi)焊接(jie)刀(dao)(dao)具(ju)，絕大(da)部(bu)分是(shi)機夾刀(dao)(dao)具(ju)、成(cheng)型組合(he)刀(dao)(dao)具(ju)、復合(he)刀(dao)(dao)具(ju)。尤其是(shi)在加工(gong)中心(xin)等先進設備所用(yong)刀(dao)(dao)具(ju)，100%是(shi)標(biao)準的機夾刀(dao)(dao)具(ju)及非(fei)(fei)標(biao)的機夾刀(dao)(dao)具(ju)。但(dan)刀(dao)(dao)具(ju)的費用(yong)同樣(yang)也是(shi)相當昂(ang)貴的。（工(gong)具(ju)消耗所占的制造(zao)成(cheng)本比(bi)例(li)為5~15%。）

　　復合加工(gong)(gong)(gong)技(ji)(ji)術(shu)(shu)實現(xian)了加工(gong)(gong)(gong)工(gong)(gong)(gong)序(xu)相對集中(zhong)，減(jian)(jian)少了工(gong)(gong)(gong)件(jian)重復裝卸、定(ding)位次(ci)數(shu)，縮(suo)短加工(gong)(gong)(gong)輔助(zhu)時間，提(ti)高了工(gong)(gong)(gong)件(jian)加工(gong)(gong)(gong)精度和生產(chan)效(xiao)率，而(er)且(qie)設備數(shu)量(liang)明(ming)顯減(jian)(jian)少，節約了生產(chan)線的(de)產(chan)地面積，使單位面積的(de)產(chan)量(liang)有大幅的(de)提(ti)高，同時也減(jian)(jian)輕了工(gong)(gong)(gong)人(ren)的(de)勞動強度（當然另一方面需要提(ti)高工(gong)(gong)(gong)人(ren)的(de)文化、技(ji)(ji)術(shu)(shu)素質）。

　　另外，在(zai)復(fu)合加工(gong)(gong)中(zhong)(zhong)，采用成型的(de)(de)復(fu)合刀具來(lai)加工(gong)(gong)一(yi)(yi)(yi)些(xie)同(tong)軸度(du)(du)要求高(gao)(gao)的(de)(de)孔系或加工(gong)(gong)一(yi)(yi)(yi)些(xie)復(fu)雜的(de)(de)型面(mian)也是相當(dang)普遍的(de)(de)，一(yi)(yi)(yi)是由(you)於精度(du)(du)高(gao)(gao)，二是加工(gong)(gong)效率高(gao)(gao)。在(zai)歐美等一(yi)(yi)(yi)些(xie)高(gao)(gao)端(duan)機加工(gong)(gong)領域使(shi)用得相當(dang)普遍，但(dan)由(you)於中(zhong)(zhong)刀具制造商在(zai)制造精度(du)(du)方(fang)面(mian)還(huan)有一(yi)(yi)(yi)些(xie)差(cha)距(ju)，近(jin)年來(lai)在(zai)鐵路行業(ye)中(zhong)(zhong)還(huan)沒有推廣。這或許是未來(lai)發展需加強的(de)(de)一(yi)(yi)(yi)個(ge)薄弱(ruo)環(huan)節。

　　現況(kuang)的(de)不足(zu)和相應要解決的(de)問題

　　對刀儀

　　各個(ge)機床廠所用(yong)的(de)(de)刀(dao)具(ju)不一樣，對刀(dao)儀(yi)也(ye)有差別，一臺對刀(dao)儀(yi)貴的(de)(de)要40~50萬，甚至達(da)到上百(bai)萬；便(bian)宜的(de)(de)也(ye)要3~5多萬，沒有對刀(dao)儀(yi)給加工帶來不便(bian)，但(dan)每臺設備都備對刀(dao)儀(yi)也(ye)給用(yong)戶(hu)帶來了(le)額外的(de)(de)負擔(dan)；此外故障(zhang)率也(ye)高。經常(chang)壞(huai)，修理也(ye)是相(xiang)當困難(nan)。—這(zhe)樣好事(shi)變(bian)成了(le)壞(huai)事(shi)。

　　成型（復合）刀具的訂(ding)貨

　　成型(xing)刀具訂貨周期長，價格高；一些非標(biao)刀具要三個月甚(shen)至更長。

　　刀具費用

　　另外一個很(hen)重要的問題是刀具費用太高了。

　　以(yi)曲軸為(wei)例(li)：加工(gong)一(yi)根成(cheng)(cheng)品曲軸，上車銑中心(xin)大約(yue)(yue)有(you)6~7 道工(gong)序(xu)，刀具費(fei)用累計大約(yue)(yue)在5萬元/根左右，刀具費(fei)用成(cheng)(cheng)本是原來的幾十倍(bei)甚至上百倍(bei)。這樣將人工(gong)成(cheng)(cheng)本低的優勢全部吃掉(diao)了。

　　實際使用問題

　　在(zai)(zai)機床訂貨時，對工藝探討雙方交流不(bu)夠，導致預驗收和終驗收的時間跨度長(chang)，而(er)且在(zai)(zai)驗收以(yi)後，有相當的細(xi)節都(dou)存在(zai)(zai)問題（編程上(shang)(shang)、刀具(ju)使(shi)用上(shang)(shang)以(yi)及(ji)外商對圖紙和工藝的理解上(shang)(shang)的偏差等）。

　　軌道交通與機床制造業相互(hu)促進共同發展(zhan)

　　軌道交(jiao)通(tong)的(de)快速發展，的(de)確給機(ji)床裝備行業(ye)(ye)和相應的(de)工(gong)具行業(ye)(ye)帶(dai)來了(le)新的(de)發展機(ji)遇。2012年4月在(zai)南京舉(ju)辦了(le)“第八屆中國國際(ji)金屬加工(gong)高峰論(lun)(lun)壇”，本次高峰論(lun)(lun)壇以“邁進整體解決方(fang)案時代(dai)”為主(zhu)題，引(yin)發了(le)各路專家學者的(de)熱烈(lie)討論(lun)(lun)。

　　目前中的(de)(de)企業(ye)，在(zai)引(yin)進(jin)先進(jin)的(de)(de)機床裝(zhuang)(zhuang)備和工具後，結(jie)合軌道(dao)交通的(de)(de)特殊產(chan)品，還有(you)一個(ge)消(xiao)化(hua)吸(xi)收和鞏固加強的(de)(de)漫長過(guo)程(cheng)。尤(you)其是(shi)對工藝(yi)編(bian)程(cheng)、操作者甚至生產(chan)管(guan)理人員都有(you)一個(ge)從不熟悉(xi)到初步掌握(wo)、再到應用自如的(de)(de)漸進(jin)過(guo)程(cheng)。因此(ci)，如何當好(hao)(hao)企業(ye)的(de)(de)工藝(yi)師，幫助企業(ye)盡快地將裝(zhuang)(zhuang)備和工具投(tou)入使用并(bing)迅速產(chan)生效益—這樣反過(guo)來，給自己的(de)(de)產(chan)品也樹立(li)了(le)良好(hao)(hao)的(de)(de)形象，這是(shi)擺在(zai)裝(zhuang)(zhuang)備廠商(shang)面前的(de)(de)新課(ke)題；同時如何迅速掌握(wo)先進(jin)的(de)(de)裝(zhuang)(zhuang)備技術，也是(shi)中企業(ye)客戶所面臨的(de)(de)持久的(de)(de)課(ke)題。

　　軌(gui)道交(jiao)通(tong)制(zhi)(zhi)造業(ye)未來的(de)發展，隨(sui)機(ji)床制(zhi)(zhi)造業(ye)的(de)發展而不(bu)(bu)(bu)斷(duan)發展；隨(sui)各(ge)行各(ge)業(ye)的(de)不(bu)(bu)(bu)同(tong)需求(qiu)而不(bu)(bu)(bu)斷(duan)地發展。綠色且多(duo)元化（滿足(zu)不(bu)(bu)(bu)同(tong)用戶的(de)要(yao)求(qiu)）、噪(zao)聲低、污(wu)染少、低油耗、低排放（滿足(zu)TierⅣ排放要(yao)求(qiu)）且具有(you)高可靠性(xing)也是內(nei)燃機(ji)車設計(ji)制(zhi)(zhi)造的(de)目標。南(nan)車戚墅堰機(ji)車有(you)限(xian)公(gong)司計(ji)劃(hua)通(tong)過和國際合(he)作的(de)方(fang)式，朝這(zhe)個方(fang)向不(bu)(bu)(bu)斷(duan)地努力。