1、發動機缸體珩磨機加工尺寸的控制方法上汽通用五菱發動機工廠的缸體珩磨機是進口全自動加工設備,該珩磨機承擔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,是缸體線的關鍵設備。由于加工方式的特殊性及工藝要求的多樣性,加工精度和加工穩定性要更高,掌握珩磨機加工尺寸的控制方法,對于實現發動機性能的穩定性顯得尤為重要。本文分析了影響珩磨機加工尺寸的因素,并提出了解決方案。珩磨機加工的現狀1.珩磨機及加工工序描述上汽通用五菱發動機工廠的珩磨機是德國格林(Gehring公司生產的,分為12個工位,由進出料工位、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、翻轉工位及

2、幾個空工位組成。加工工位擁有機械電子漲刀系統和液壓漲刀系統,可以加工1.01.2L多種型號的缸體。工件通過一個抬起步進式輸送系統進行輸送加工,該抬起步進式輸送系統通過伺服電機驅動實現精確控制。2. 珩磨機加工方面存在的問題(1珩磨機精珩工位換刀后,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加工出現缸孔圓度和圓柱度不好,出現超差和偏上差(見圖2。圖2 出現超差和偏上差(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,會造成缸孔出現環行刀痕的風險(見圖3。圖3 缸孔出現環行刀痕(4珩

3、磨加工直徑偏大或偏小,影響節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對加工質量也有很大的影響。1.珩磨速度V珩磨速度為旋轉速度V1和往復速度V2的合成,旋轉速度V1為1825m/min時最佳。經驗證明,缸孔的加工質量和往復速度有著直接的關系,往復速度V2為2535m/min時,網紋角為4570時,珩磨效率最高。具體可根據缸孔要求的網紋角和加工粗糙度,進行合理選擇。珩磨時對孔的形狀精度產生影響的參數有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.加工檢測不穩定由于缸體珩磨機的

4、加工是運用直接測量的方式進行加工,在加工時氣壓不穩定,校零出現誤差,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定和MARPOSS檢測工位出現測量超差現象。我們常看到MARPOSS測量設備結果超差就去調整參數,而沒有想到過MARPOSS測量設備本身的錯誤,所以在調整參數前需要先確保檢具也就是測量設備合格。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相關聯,所以要保證軸1的加工質量。調整珩磨以控制尺寸

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行分析計算,從而來對珩磨程序進行相應的在線調節,由此達到一個理想的尺寸和形狀精度。(1在珩磨過程中,珩磨機對孔的ABC三個截面進行在線數據采集并比較,每個行程采集數據一次,從而得知孔的形狀并對其進行相應的珩磨調節。在線形狀修復功能可在整個珩磨過程中持續進行,也可在珩磨將要結束前關閉。優點是具有最佳的珩磨時間。(2在珩磨過程中,珩磨機對孔的ABC三個截面進行在線數據采集并比較,每個行程采集數據一次,不同的是在停止珩磨后,機床將對孔的ABC三個截面再次靜態測量采集,測得的數據將在下一個工件的在線形狀修復中得到應用。優點是可

6、獲得最佳的測量結果。(3在珩磨過程中,珩磨機對孔的ABC三個截面進行在線數據采集并比較,每個行程采集數據一次。不同的是在加工尺寸抵達前,停止珩磨并對孔的ABC三個截面再次靜態測量采集,然后在接下來的珩磨中啟動在線形狀修復功能對孔進行加工。優點是可獲得最佳的測量結果。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液壓自動漲刀系統控制通過格林控制系統對HAZ液壓自動漲刀系統控制,使得它幾乎可以勝任所有加工任務。3種方案如圖4所示。圖4 3種不同方案(1方案1:

7、在珩磨頭進入孔后,漲刀系統開始向孔壁施壓,直到漲刀壓力達到設定值。在切削過程中,這個力始終保持不變。在加工尺寸達到后才卸載,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行切削。一開始砂條以方案1的壓力進行切削,一直達到預設定的轉換尺寸,然后進入第二步切削(時間控制的切削,這時漲刀的壓力將降低到一個設定的很小壓力值。當第二步切削完成后,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一步改善工件表面的質量和孔的形狀精度。3. EMZ

8、電子機械漲刀系統的控制EMZ的控制基本上是通過對漲刀電機的電流強度調節和極限電流強度的限定來實現的。漲刀量和轉速的調節,是以對漲刀電機的電流控制為基準,同時還要對刀具的各種徑向進給參數如PVZ、PSZ等進行調節。在EMZ系統中將設定一個漲刀電機的最大電流強度,使得在砂條和孔壁間產生的扭矩,即漲刀壓力始終不會超過極限,這個極限值的設置也是確保砂條過載的一個保護。隨著砂條的不斷漲出,漲刀電機的扭矩會明顯增加,當扭矩達到一個最大定值時,電機將會隨之停止轉動,并在該狀態下停留一段時間,然后控制系統才發出一個“砂條已經貼靠工件表面”的信號,并開始運用在系統里設置的加工參數進行加工至設置的尺寸。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。壓縮空氣經由一個旋轉氣流分配器進入珩磨頭,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生回彈壓力,這個壓力差將通過氣電轉換儀轉換為電子信號發送到控制系統。結合線旁的氣動檢具和內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。結語汽車發動機缸體的缸孔承受燃燒的爆發壓力和沖擊,既要耐高溫、高壓沖擊負荷,又要為活塞高速往復運動提供基準、良好定位和準確導向,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