汽车工业的发展得益于国家汽车产业各项措施的实施，使我国汽车市场迅速复苏，呈现出前所未有的高速发展的局面。我国目前已成为第一汽车生产大国，但并非生产强国，尤其在汽车研发技术和制造技术上与国外相比有较大差距。
特别是加工设备上，国内高档发动机多采用进口设备。发动机作为汽车的核心功能部件，其性能好坏直接决定汽车的性能。缸体、缸盖是发动机最核心、最基础的关键件，因此，其制造水平成为衡量一个国家汽车制造业水平的重要标志。目前，我国发动机的缸体、缸盖的加工已普遍采用单机、自动线、或者刚性柔性生产线并存的生产模式。
在国外，因汽车业起步较早，经过多年的发展，生产水平较高，有很大的技术优势。自20世纪80年代中期以来，开发适应大批量生产的高速加工中心便成为国外机床工业技术发展的主流之一。目前，国外汽油发动机的缸体、缸盖加工已完全采用柔性生产系统。进入21 世纪以来，汽车行业从品种少、数量多的生产体系向多品种、较大生产量的体系变化着。为满足这种变化，发动机制造业实现了生产的柔性化、高速化、高精化和自能化。具体体现如下。
设备的高精化
大平面加工的平面度为800∶0.04 mm，表面粗糙度值达R a=1.6～0.8 μm；孔的加工精度等级I T6， 表面粗糙度值R a=0 .2～ 0 . 4 μ m ， 圆柱度为0 . 0 0 5 ～0.008 mm；还有一些特殊要求，如缸体缸孔止口深度公差0.02～0.03 mm，缸盖阀座锥面对导管孔中心线的跳动0.02～0.04 mm。
设备的高速化
由于汽车生产总量的增加和人们对汽车质量要求的提高，不仅发动机缸体缸盖的精度日益提高，而且设备的加工效率更要适应市场的需求。因此，高速加工技术则广泛得以应用。过去认为，切削速度越高，切削温度也越高。现在已证明，当切削速度增至一定值（V=600 m/min左右）后，切削速度再增高，切削温度反而降低，产生的切削热来不及传给刀具或工件，就大部分被切屑带走了。单位切削力也有类似的规律，当切削速度超过某一数值（约300～500m/min，随被切削材料不同而略有不同）后，单位切削力开始下降，之后切削速度再增加，单位切削力也保持不变。
实践证明，高速加工允许的进给速度比常规可提高5～10倍，单位时间材料切除率提高3～5倍，而且刀具寿命可提高70%，加工费用减少20%～50%，加工表面质量可达到磨削的水平，切削力减少30%，被加工工件温升较低，可减少工件热变形，产生毛刺的可能性大为减少，不仅效率高，而且刀具寿命更长，工件表面质量更好。缸体、缸盖大平面加工采用高速铣削，如用氮化硅陶瓷刀片铣削缸体顶面，切削速度达1 524 m/min， 进给速度__达6 350 mm/min，生产效率提高了50%。
设备的柔性化
对于缸体缸盖加工来说，目前制造设备均采用了生产线。然而，国内外的差别很大。从近些年进口的设备看，国外的自动生产线，主机大都是由加工中心组成。有的整条线主机均为加工中心，且采用了桁架机械手输送，达到了真正的柔性加工自动线。而我国，以组合机床组成的自动线仍在应用，输送形式还是抬起步伐式或摆杆式，这种刚性加工自动线依然有它生存的空间。这几年，虽然国产柔性加工自动线问世，但数量屈指可数，且采用桁架机械手输送的就更加少见。
这种只有主机采用加工中心而输送为刚性的自动线也只能称之为准柔性加工自动线。况且，在这样的自动线中，还将缸体缸盖的关键工序甩出，而单独采用精密专用机床来加工。如缸体的缸孔及止口、曲轴孔和凸轮轴孔，缸盖的气门导管孔及阀座锥孔等的精加工工序。由此可见，国产加工缸体缸盖的柔性自动线与国外的差距还是很大的。
设备的智能化
现在的设备， 不再是仅有某个单一较强的功能，衡量设备的先进性也不再是看加工精度和效率，智能化已成为设备当今的主流。主要包括生产线控制、刀具更换、工装及附具更换、工件调度、自动编程、自动监控、自动补偿、工件质量、自动检测、刀具磨损或破损后的自动更换和自动报警等。
上述几点，是加工发动机缸体缸盖设备技术水平的主要标志。如到国内轿车生产厂家看看，真正能体现上述4点的加工设备，国外的占绝大多数。
奇瑞发动机二厂采用最新工艺，拥有由德国和意大利引进、代表国际最高工业水准的生产线。所有设备联网，对质量、品种及设备运转等全状态进行实时监控。缸体线一期由德国CROSS HUELLER公司总承包。由13台SPECHT.500W高速加工中心，Gehring珩磨机、拧紧机、试漏机、压装机、清洗机、打号机、MARPOSS最终测量机和ZEISS精密三坐标机与装配机等设备组成柔性生产线。加工中心采用桁架机械手自动上下物料。生产各种款型的汽、柴油发动机的缸体。二期增加6台MCH250和13台MCi16.1高速加工中心，采用了敏捷制造技术。工艺上采用刚性钻孔、刚性攻螺丝、高速CBN刀具、高速金刚石刀具及平顶珩磨等世界领先技术。
图1 是由德国C R O S SHUELLER公司设计制造的四轴联动，转台带W轴，主轴Z轴滑枕式的高速加工中心。其主要技术参数如下：X/Y/Z/W工作行程 630 mm/630 mm/630 mm/900 mm，X/Z快移速度75.0 m/min，Y/W快移速度60.0 m/min，加速度10.0 m/s2，主轴最高转速16 000 r/min，W轴最大转速40 r/min 。
上海大众汽车发动机有限公司，坚持运用世界一流的发动机生产设备和工艺，其缸体生产线的机械加工设备有12台柔性化很高的G520加工中心，如图2所示。该设备由德国GROB公司设计制造，主轴滑枕式，双主轴，双刀库高速加工中心，工作台为A轴旋转，Y轴移动。
其主要技术参数如下：X/Y/Z工作行程 750 mm/875 mm/805 mm，工作台尺寸400 mm×560 mm/560 mm×560 mm，被加工件最大承载 150 kg/250 kg，切对切换刀时间3.5 s，快移速度90 m/min、75 m/min，加速度8 m/s2、9 m/s2，主轴最高转速18 000 r/min。
在国内，机床设备制造商还未生产出达到上述提及的柔性加工自动线的水平。近年来，虽然生产出了加工缸体和缸盖的柔性加工自动线（见图3），但国产的加工中心水平与国外还有一定的差距，故柔性自动线的水平相对较低，关键工序的精加工还不能由加工中心来完成，依然采用专用设备进行加工。
如缸体的曲轴孔和凸轮轴孔（见图4），由线外的三轴镗床来加工。
缸体缸孔的精镗及精车止口，尽管生产出了加工自动线，但主机也是专用镗床来完成缸孔的精密加工（见图5）。对缸盖而言，导管孔与阀座锥孔的精加工也是由专用机床来完成（见图6）。而国外，无论是曲轴孔还是缸孔、导管孔与阀座锥孔的精加工均可由自动线上的加工中心来完成。
通过上述的比较，显而易见，国产的用于加工汽车发动机缸体缸盖的柔性自动线设备方面，与国外还是有差距的。其国产用于连线的加工中心，必须要解决如下方面的问题，以便适应缸体缸盖自动化加工的需要：
（1）高速机床高刚度轻量化优化技术。
（2）高速高精度整机动态性能测试与评价技术。
（3）高速高精度机床精度保持性技术。
（4）高精度机床误差检测补偿技术。
（5）高速高精度高表面质量伺服优化技术。
（6）高速切削动态稳定性技术。
（7）高速切削加工工艺参数优化和系统可靠性技术。
（8）在线测量技术等。
相信在庞大的汽车市场面前，我国的机床制造商们一定会迎头赶上，从而挡住进口，振兴民族工业。
作者：大连连城数控机器股份有限公司 张树礼
原文刊发于：《金属加工（冷加工）》2014年第23期10页，金属加工版权所有。
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