發(fā)動機(jī)缸體珩磨機(jī)加工尺寸的控制方法

1、發(fā)動機(jī)缸體珩磨機(jī)加工尺寸的控制方法上汽通用五菱發(fā)動機(jī)工廠的缸體珩磨機(jī)是進(jìn)口全自動加工設(shè)備,該珩磨機(jī)承擔(dān)了保證缸體加工重要部位缸孔和曲軸孔的最終加工尺寸的任務(wù),是缸體線的關(guān)鍵設(shè)備。由于加工方式的特殊性及工藝要求的多樣性,加工精度和加工穩(wěn)定性要更高,掌握珩磨機(jī)加工尺寸的控制方法,對于實現(xiàn)發(fā)動機(jī)性能的穩(wěn)定性顯得尤為重要。本文分析了影響珩磨機(jī)加工尺寸的因素,并提出了解決方案。珩磨機(jī)加工的現(xiàn)狀1.珩磨機(jī)及加工工序描述上汽通用五菱發(fā)動機(jī)工廠的珩磨機(jī)是德國格林(Gehring公司生產(chǎn)的,分為12個工位,由進(jìn)出料工位、型號識別工位、缸孔粗加工工位、精加工工位、曲軸孔加工工位、MARPOSS檢測工位、翻轉(zhuǎn)工位及

2、幾個空工位組成。加工工位擁有機(jī)械電子漲刀系統(tǒng)和液壓漲刀系統(tǒng),可以加工1.01.2L多種型號的缸體。工件通過一個抬起步進(jìn)式輸送系統(tǒng)進(jìn)行輸送加工,該抬起步進(jìn)式輸送系統(tǒng)通過伺服電機(jī)驅(qū)動實現(xiàn)精確控制。2. 珩磨機(jī)加工方面存在的問題(1珩磨機(jī)精珩工位換刀后,加工首件粗糙度不合格,不能完全覆蓋粗珩留下的刀痕和深溝槽(見圖1。圖1 不能完全覆蓋粗珩留下的刀痕和深溝槽(2加工出現(xiàn)缸孔圓度和圓柱度不好,出現(xiàn)超差和偏上差(見圖2。圖2 出現(xiàn)超差和偏上差(3由于加工的缸孔是半盲孔,缸孔底部直徑偏小,需要在缸孔底部增加延時增長缸孔底部的加工時間來修復(fù),會造成缸孔出現(xiàn)環(huán)行刀痕的風(fēng)險(見圖3。圖3 缸孔出現(xiàn)環(huán)行刀痕(4珩

3、磨加工直徑偏大或偏小,影響節(jié)拍和造成返修的浪費。影響加工尺寸的因素分析要獲得良好的珩磨效果,除選用先進(jìn)的珩磨工具及正確選用磨條材料和粒度外,珩磨時采用的工藝參數(shù)對加工質(zhì)量也有很大的影響。1.珩磨速度V珩磨速度為旋轉(zhuǎn)速度V1和往復(fù)速度V2的合成,旋轉(zhuǎn)速度V1為1825m/min時最佳。經(jīng)驗證明,缸孔的加工質(zhì)量和往復(fù)速度有著直接的關(guān)系,往復(fù)速度V2為2535m/min時,網(wǎng)紋角為4570時,珩磨效率最高。具體可根據(jù)缸孔要求的網(wǎng)紋角和加工粗糙度,進(jìn)行合理選擇。珩磨時對孔的形狀精度產(chǎn)生影響的參數(shù)有3個:砂條的長度、孔的長度和砂條的伸出長度(砂條在珩磨時伸出孔外的長度。2.加工檢測不穩(wěn)定由于缸體珩磨機(jī)的

4、加工是運用直接測量的方式進(jìn)行加工,在加工時氣壓不穩(wěn)定,校零出現(xiàn)誤差,氣檢電壓變化,漏氣和氣路堵塞都會影響檢測造成加工不穩(wěn)定和MARPOSS檢測工位出現(xiàn)測量超差現(xiàn)象。我們常看到MARPOSS測量設(shè)備結(jié)果超差就去調(diào)整參數(shù),而沒有想到過MARPOSS測量設(shè)備本身的錯誤,所以在調(diào)整參數(shù)前需要先確保檢具也就是測量設(shè)備合格。3.粗加工不合格軸1相對來說只是個粗珩工位,將精加工進(jìn)行形狀修正,軸1的形狀和粗糙度也將影響到軸2加工出來的質(zhì)量,軸1一般保留2030m余量給軸2,以保證軸2有足夠的切削量,得到好的質(zhì)量保證,加工時軸2尺寸和粗糙度等不合格情況都和軸1相關(guān)聯(lián),所以要保證軸1的加工質(zhì)量。調(diào)整珩磨以控制尺寸

5、1.形狀控制通過氣動測量裝置對孔的在線測量,同時格林控制單元還對這些測量值進(jìn)行分析計算,從而來對珩磨程序進(jìn)行相應(yīng)的在線調(diào)節(jié),由此達(dá)到一個理想的尺寸和形狀精度。(1在珩磨過程中,珩磨機(jī)對孔的ABC三個截面進(jìn)行在線數(shù)據(jù)采集并比較,每個行程采集數(shù)據(jù)一次,從而得知孔的形狀并對其進(jìn)行相應(yīng)的珩磨調(diào)節(jié)。在線形狀修復(fù)功能可在整個珩磨過程中持續(xù)進(jìn)行,也可在珩磨將要結(jié)束前關(guān)閉。優(yōu)點是具有最佳的珩磨時間。(2在珩磨過程中,珩磨機(jī)對孔的ABC三個截面進(jìn)行在線數(shù)據(jù)采集并比較,每個行程采集數(shù)據(jù)一次,不同的是在停止珩磨后,機(jī)床將對孔的ABC三個截面再次靜態(tài)測量采集,測得的數(shù)據(jù)將在下一個工件的在線形狀修復(fù)中得到應(yīng)用。優(yōu)點是可

6、獲得最佳的測量結(jié)果。(3在珩磨過程中,珩磨機(jī)對孔的ABC三個截面進(jìn)行在線數(shù)據(jù)采集并比較,每個行程采集數(shù)據(jù)一次。不同的是在加工尺寸抵達(dá)前,停止珩磨并對孔的ABC三個截面再次靜態(tài)測量采集,然后在接下來的珩磨中啟動在線形狀修復(fù)功能對孔進(jìn)行加工。優(yōu)點是可獲得最佳的測量結(jié)果。形狀修正針對不同的情況,格林公司提供以下形狀修正方法:行程上偏移;行程下偏移;行程量增加;行程量減少。盲孔的加工因受空間限制不能使用行程下偏移修正方式,故采用延時的修正方式。2. HAZ液壓自動漲刀系統(tǒng)控制通過格林控制系統(tǒng)對HAZ液壓自動漲刀系統(tǒng)控制,使得它幾乎可以勝任所有加工任務(wù)。3種方案如圖4所示。圖4 3種不同方案(1方案1:

7、在珩磨頭進(jìn)入孔后,漲刀系統(tǒng)開始向孔壁施壓,直到漲刀壓力達(dá)到設(shè)定值。在切削過程中,這個力始終保持不變。在加工尺寸達(dá)到后才卸載,然后駛出孔外。(2方案2:與方案1的基本原理相同,只是在特殊加工要求下,漲刀壓力的增長比方案1慢(見圖4中的黃線。從而確保在加工硬金屬(如鍍鉻工件時,砂條的安全。(3方案3:砂條以2種不同的漲刀壓力進(jìn)行切削。一開始砂條以方案1的壓力進(jìn)行切削,一直達(dá)到預(yù)設(shè)定的轉(zhuǎn)換尺寸,然后進(jìn)入第二步切削(時間控制的切削,這時漲刀的壓力將降低到一個設(shè)定的很小壓力值。當(dāng)?shù)诙角邢魍瓿珊?刀具才完全卸載,并駛出孔外。這個特殊的珩磨控制方式是為了進(jìn)一步改善工件表面的質(zhì)量和孔的形狀精度。3. EMZ

8、電子機(jī)械漲刀系統(tǒng)的控制EMZ的控制基本上是通過對漲刀電機(jī)的電流強(qiáng)度調(diào)節(jié)和極限電流強(qiáng)度的限定來實現(xiàn)的。漲刀量和轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié),是以對漲刀電機(jī)的電流控制為基準(zhǔn),同時還要對刀具的各種徑向進(jìn)給參數(shù)如PVZ、PSZ等進(jìn)行調(diào)節(jié)。在EMZ系統(tǒng)中將設(shè)定一個漲刀電機(jī)的最大電流強(qiáng)度,使得在砂條和孔壁間產(chǎn)生的扭矩,即漲刀壓力始終不會超過極限,這個極限值的設(shè)置也是確保砂條過載的一個保護(hù)。隨著砂條的不斷漲出,漲刀電機(jī)的扭矩會明顯增加,當(dāng)扭矩達(dá)到一個最大定值時,電機(jī)將會隨之停止轉(zhuǎn)動,并在該狀態(tài)下停留一段時間,然后控制系統(tǒng)才發(fā)出一個“砂條已經(jīng)貼靠工件表面”的信號,并開始運用在系統(tǒng)里設(shè)置的加工參數(shù)進(jìn)行加工至設(shè)置的尺寸。4.在線氣

9、動測量裝置控制在珩磨頭上配有氣嘴測量裝置,可對孔在珩磨時進(jìn)行徑在線無接觸氣動測量。在線氣動測量的測量工作氣壓為0.3MPa。壓縮空氣經(jīng)由一個旋轉(zhuǎn)氣流分配器進(jìn)入珩磨頭,并通過刀具上的氣嘴噴射到被加工的孔壁上,在氣嘴各個加工表面之間將產(chǎn)生回彈壓力,這個壓力差將通過氣電轉(zhuǎn)換儀轉(zhuǎn)換為電子信號發(fā)送到控制系統(tǒng)。結(jié)合線旁的氣動檢具和內(nèi)徑千分表的多層檢控消除了測量的誤差,保證在線加工的測量精度。結(jié)語汽車發(fā)動機(jī)缸體的缸孔承受燃燒的爆發(fā)壓力和沖擊,既要耐高溫、高壓沖擊負(fù)荷,又要為活塞高速往復(fù)運動提供基準(zhǔn)、良好定位和準(zhǔn)確導(dǎo)向,需要缸孔與活塞之間,配合間隙要合理,摩擦力要小。為此,要求缸孔表面粗糙度低、缸孔尺寸精度高且形狀精度和位置精度好。為使缸孔珩磨加工獲得較高的加