工艺替代: 以磨削替代铣削

来源:荣格

发布时间:2017年5月16日下午 04:05:55

在汽车制造行业中,由于投产的零件数量很多,值得采用具有创新的工艺替代。例如发动机缸体的平面加工,采用磨削来代替铣削,能以较低的刀具费用获得较高的表面精度。

Diskus 公司的平面磨削技术为发动机缸体平面的经济加工提供了 新的可能性。规定的公差值可部分降低三分之二。(图源:Dikus Werke 公司)

Diskus 公司的平面磨削技术为发动机缸体平面的经济加工提供了新的可能性。规定的公差值可部分降低三分之二。(图源:DikusWerke 公司)

汽车制造商通常将专业术语中的气缸体曲轴箱统称为发动机缸体。这种结构结实的构件,要承担各种不同的任务,例如用来安装曲轴传动的动力配件,或者用来作为安装水泵或发动机用的支座。缸体顶面流行的铣削加工要求非常高,而且刀具的费用很高。

采用Dikus Werke磨削技术责任有限公司(位于德国迪岑巴赫市) 的平面磨削技术,其刀具费用可以大幅度降低。并且在实际应用中的加工效果远远超出了预期。

尽可能同时有效地加工球墨铸铁和铝

以前,汽车生产商完全是采用灰口铸铁来生产发动机缸体。如今,现代汽车出于重量的考虑,选择使用铝合金压铸件。然而,当涉及到缸套时,灰口铸铁仍然是许多生产商的首选,只有少数由轻金属构件附以耐磨涂层。显而易见的是,纯铝材料并不适合用作涂层。

现在,在铸造车间中已有将球墨铸铁制成的气缸套浇注在铝制发动机缸体中。但是,这种生产步骤有利也有弊:使用这种加工方式生产出来的组件的使用寿命比较长,而后续的气缸体曲轴箱加工则是它的劣势了。

轿车的发动机缸体。在 加工过程中特别要重视 波纹度和平面度的规定 值,因为这两个公差值 直接影响缸盖密封垫 的使用寿命。(图源: Dikus Werke 公司)

轿车的发动机缸体。在加工过程中特别要重视波纹度和平面度的规定值,因为这两个公差值直接影响缸盖密封垫的使用寿命。(图源:Dikus Werke 公司)

而实际上,对于后续的加工变得很棘手,因为在铣削过程中,同一把刀具可能会加工两种不同的材料:一种是相对硬度较软的压铸箱体件的铝合金,另一种则是相对较硬的气缸套的球墨铸铁。

在切削加工中主要的困难在于为使用的刀具确定最理想的楔角,要是在达到最理想的加工条件下,可根据材料的不同,推荐的楔角角度为5°到8°。同时刀具的硬度也要随之变化。因为在对燃烧室密封面进行平面铣削时需要同时切削两种不同的材料,所以最好的解决办法是在楔角和刀具材料之间达成妥协。

在实际应用中这意味着,选择的楔角和刀具材料的配合必须能够同时应用于两种不同材料的加工,才能持久地得到令人满意的加工结果。而必然的后果是导致铣刀切削效率的降低。切削时,在切削刀刃上形成一层材料,使刀刃轻微倒圆。这种所谓的金属添加物形成现象在使用设计不正确的砂轮进行磨削时也会出现。导致的结果是:铣刀的使用寿命缩短了。在必须更换备用刀具之前,根据刀具材料的不同,比如采用硬质合金或者立方氮化硼刀具,能够加工500到1,200个工件。

磨削约10,000个发动机缸体 中途竟然无需修整砂轮

Dikus Werke磨削技术公司——这家位于德国中部黑森州迪岑巴赫市的公司是平面磨削技术的先驱企业,对平面磨削中存在的疑难问题有着深刻的认识和了解。公司从事平面铣削和双端面磨削加工,至今已经超过了100年。在加工发动机缸体时,Dikus Werke公司的磨削专家表现出了特别富有创新精神——他们利用在Dikus DHS457型磨床上的平面磨削技术代替了铣削。通过使用正确设计的常规砂轮,从现在开始能够连续加工约10,000个发动机缸体,而且中途不需要修整砂轮。

这种DHS457 型平面磨床,可用于替代发动机缸体平面传 统的铣削加工。表面粗糙度为0.86Ra,远远低于规定值, 这是加工的实际效果之一。(图源:Dikus Werke 公司)

这种DHS457 型平面磨床,可用于替代发动机缸体平面传统的铣削加工。表面粗糙度为0.86Ra,远远低于规定值,这是加工的实际效果之一。(图源:Dikus Werke 公司)

在对比刀具成本时发现,使用的砂轮由于使用寿命长,每个工件的刀具费用仅为0.018欧元,这个费用只是铣削加工费用的10%。除此之外工件磨削得十分精密,不超过公差值的三分之一。

刀具成本减少90%

通常燃烧室密封面所需的公差值会视之后的缸盖和两个构件之间的密封在相互配合中的作用而有意取较小值。而使用平面磨削工艺能够毫无问题的保持这个公差值。在450mm×250mm 的不连续表面上的平面度最高偏差规定值为0.03mm;而磨削加工可以达到0.01mm。对曲轴轴线的平行度最高偏差规定值为0.05mm;磨削加工同样可以达到0.01mm。至于波纹度的规定值为0.004/25mm;而加工结果为0.0012/25mm。表面粗糙度的规定值为1.6Ra;而加工结果数值为0.86Ra。