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五轴加工技术是现代制造业中的先进加工技术之一。在航空航天、精密器械、模具以及高精医疗等行业，有着广泛的应用和举足轻重的影响力。尤其对于复杂曲面的加工，有着不可替代的优势。作为重卡行业发动机领域的技术引领者，一汽解放动力总成事业部成立于2022年11月，由一汽解放动力总成相关企业重组而成，旗下包括锡柴工厂、长春工厂和大柴工厂，分布在江苏、吉林和辽宁三个省份，有3个发动机生产基地、1个变速箱生产基地和1个车桥生产基地，拥有多条国际一流的机加工自动化生产线以及新品中试车间。以德国进口为主的加工中心是缸体、缸盖等箱体类零件生产过程中最常见的设备，也是支撑发动机具有高质量和高可靠性的关键设备，其特点主要包括高精度、高效率、高柔性以及高MTBF（平均无故障时间）。对于商用车发动机行业而言，五轴加工虽然不像四轴加工那样应用广泛，但在5C件（具体指凸轮轴、曲轴、连杆、缸体和缸盖）精密加工上应用也比较多。五轴加工中心的应用主要有两类：一是采用A、B轴加工缸体缸盖和曲轴上一些带角度的斜孔、斜面等，或者直接用于均衡节拍增加加工范围和工序内容；二是采用B轴，以及主轴带U轴进行缸体止口、缸盖阀座锥面等关键特性的车削加工。与传统的专用机床以及三轴、四轴加工中心相比，五轴加工中心的柔性更强，其优势主要包括：其一是不用更换夹具，可以快速实现带角度斜孔、斜面加工；其二是一次装夹，可以加工不同面上更多的工序内容，不仅均衡了整线节拍，还可以更多地采用并行工序加工，降低了其中某一台设备突发故障时对整线效率的影响；其三是在发动机新品试制过程中，简化了夹具，减少试制设备及夹具投入2台套以上，且缩短首轮试制周期5天以上。当前，智能制造成为国内制造业转型升级的重要方向之一，我认为存在的难点主要还是如何更好地落地实践智能决策。自2015年以来，各行业都在探索实践智能制造，发动机领域也不例外。一汽解放也是立足于长远的谋划布局，基于设备硬件支撑和数字化技术的研究较早，在2016年获得了国家工业与信息化部的“重型车用发动机智能制造试点示范”；经过3年的研究探索，于2019年在惠山基地建成了领先的重型柴油机智能工厂，其主要由智能调度、智能保障和智能物流三大系统构成。该工厂通过基于遗传算法的智能生产调度、行业领先的实时数字驱动的二元指挥平台和全物料智能配送系统，实现了整体设备效率(OEE)提升至90%以上。加工中心作为智能制造的关键环节，可通过主轴振动和伺服轴等机床状态的实时监控，真正实现预防性维护的自主决策，稳定保持高加工精度和设备可动率；同时，通过刀具和工件的RFID射频技术的应用，实现刀具全生命周期管理和信息实时传输；机床通过识读零件RFID信息，自动调用加工程序，实施追溯零件状态信息和质量数据，进一步实现加工过程的智能防错。不容忽视的是，虽然五轴加工技术已经日益成熟，但仍有可提升的空间。首先是围绕如何提升切削效率需要进一步研究突破，随着发动机关键尺寸公差等级提升到IT5级，不停机换刀技术、自动检测数据实时反馈和刀具自动调整补偿技术尤为重要，可减少辅助时间和停机时间对整线效率的影响；其次是智能制造大数据的应用，通过数字传感技术，实时采集设备运行数据，对过程异常实现自适应加工，减少刀具异常和不合格品发生的几率，提升刀具寿命，同时做好设备的预防预见性维护，提升设备可动率；最后是进一步提升五轴加工中心的综合性价比，更好地发挥设备的优势，拓宽五轴加工的应用范围，适应超硬刀具等更广泛的应用。若想实现上述目标，国产五轴联动数控系统也是技术短板之一，国产数控系统的开发应用还有很长的路要走。只有我们与设备企业共同努力，加强技术优化革新，才能助力中国制造业实现真正意义上的高质量发展。 撰稿人：史胜祥，一汽解放动力总成事业部技术发展部发动机工艺技术室主任
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