关于珩磨加工的应用方式,我们以发动机零件加工来做例子,介绍传统油石珩磨与单冲程珩磨的应用区别:
(1)缸体内孔表面成型
缸孔是气体压缩燃烧和膨涨的空间,并对活塞起导向作用,缸体内孔表面是发动机磨损最严重的表面之一,它决定了发动机的大修期和寿命。
一般传统观念上,油石加压珩磨工艺,加工后的表面具有交叉网纹,有利于润滑油的贮存和油膜的保持,并具有较高的支承率,能承受较大的载荷,耐磨损,使用寿命长。
但实际上现在的发动机一流厂商几乎都没有在刻意追求这类所谓的“网纹油膜”,因为随着工艺的更新,越来越多的发动机在缸体内壁上进行了超硬涂层(企业秘密),然后在此基础上进行珩磨,使表面更平整。
又因为今年比起机加工的进步,润滑机油取得了大幅度的发展,汽车厂商往往使用“冷珩磨”机制,在发动机加工时并不追求网纹油膜,转而对内壁表面的平整要求较高,同时依靠先进机油特质中的“不断膜”,来维持内壁与活塞及配件的密闭性和顺畅。
所以现在买新车,一般要求头1000~1500公里不要超过转速表的一半即可。
这其实就是替代了部分珩磨的功效。
传统油石珩磨比之单冲程珩磨在缸体的使用上唯一的优势,在于其可以尺寸微调,方便汽车厂家进行尺寸更改。
也就是说,应用于经常需要进行设计变更的发动机上,传统油石珩磨的优势在于其成本低廉,无他。
(2)曲轴孔的珩磨加工
曲轴作为发动机最主要的运动部件,曲轴孔的加工质量对发动机的工作性能将有极大的影响,因此对发动机曲轴孔工艺的要求一般比较严格,包括直径、位置度、圆度、各档曲轴孔中心的直线度及表面粗糙度等。
珩磨时的切削液大多是采用过滤过的煤油或煤油加锭子油,也采用极压乳化液。方便冲刷切屑,避免堵塞珩磨条,同时降低切削区的温度和提高表面粗糙度。
但其实煤油,油性乳化液在实际珩磨加工的应用中并不是最好的介质。这点需要注意,不要应为节约而使用煤油,导致精度始终无法提高,还以为珩磨的极限在这里。
曲轴孔的加工另一个需要特别注意的是:尽量使被加工件的内孔位置保持在一个特定的角度,防止内孔的倾斜,从而引起工具进入后的晃动,从而引起的精度下降。
(3)连杆内孔(大、小端)的珩磨加工
连杆是连接活塞和曲轴的中间部件,主要作用是将活塞的直线往复运动转变成曲轴的回转运动。连杆的加工精度将直接影响发动机的性能,其中连杆大、小头孔的加工是连杆机械加工的重要工序,它的加工精度对连杆质量有较大的影响。
传统珩磨加工后使得连杆大头孔公差等级达到IT6,表面粗糙度Ra不大于0.4μm ;小头孔公差等级为IT8,表面粗糙度Ra不大于3.2μm。
单冲程珩磨在相同零件上比油石珩磨具有决定性的工艺优势,特别是表面粗糙度,孔形状等方面,根据使用方法,调试精度的不同,一般能提高一倍有余。
(4)喷油嘴活塞珩磨加工
在喷油嘴及一些微细小孔的加工中,珩磨加工可以提高孔表面粗糙度差,使喷油嘴流量系数达到0.8以上;可以消除压力室与喷孔处的毛刺,扩大其相贯线处的圆角,减少高压油的压力损失;降低喷孔表面的粗糙度,增加油的流速,获得良好的雾化效果;可提高喷油嘴的流量系数,使动态喷雾角度和流量趋于一至,能降低油耗和排放指标。
油石珩磨在相关工件上,需要8~10道工序,每次切削余量仅为5μm,需要的时间相当长。并且由于机床价格的问题,很多厂家是没有办法一次性进行大量生产。
而单冲程珩磨在类似工件上仅需要2~3道工序,并且对机床的应用无过分要求,仅需要数控主轴旋转和进给的功能即可实现,有无法比拟的投资成本优势。
随着国内厂家对“大而全”生产模式所带来的危机有警醒的意识,从而进一步提高企业的“内功”,会察觉到单冲程珩磨在内孔加工中所无法匹敌的低成本优势,应用前景十分广阔。