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柴油机缸珩磨案例 柴油机缸珩磨案例
详细说明:

 

  浙江某大型柴油机缸生产企业因生产缸体技术要求,与我厂共同研发平台珩磨技术。我单位提供珩磨条,对方实体试验,双方反复多次论证,开发结果如下: 

  柴油机气缸套是柴油机重要的零部件,其内壁的珩磨网纹质量直接影响到发动机的功率、机油的消耗水平、排放指标。珩磨网纹质量的评定主要由以下三个参数决定:简约峰高Rpk,是活塞环工作时初期磨损的高度;表面粗糙度核心轮廓深度Rk;简约谷深Rvk,为在正常磨损范围内,能够保持良好润滑的沟槽部分最大深度。柴油机气缸套珩磨质量要求如图1所示。

 1. 平台珩磨

  平台珩磨是较普通珩磨更为先进的珩磨工艺,具有气缸孔表面微观形貌呈光滑的平顶(而不是尖峰),与相对较深的波谷(与普通珩磨相比波谷较深)规律性地间隔分布,发动机的磨合周期短,润滑条件好和生产效率高等优点,平台珩磨工艺在气缸套内表面形成的平台网纹对于提高发动机的气缸体质量,延长发动机的使用寿命,提高发动机的经济性和动力性有重要意义,特别是对克服发动机早期磨损和降低发动机油耗等方面起到了至关重要的作用。因此设计要求:Rpk<0.5μm,Rk=1.2~2.7μm,Rvk=3.0~5.8μm。为了达到设计要求,我们采用平台珩磨技术。

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图1 柴油机气缸套内孔珩磨质量要求

  2. 实施过程

  (1)平台珩磨工艺过程 粗珩工序:粗珩内孔,主要是要形成几何形状正确的圆柱形孔,适合后续加工的基本表面粗糙度和均匀的交叉网纹,为平台珩磨工序形成网纹基本结构。精珩工序:形成均匀的交叉网纹。平台珩磨工序:形成平台断面。

  (2)珩磨加工余量的确定 余量小,不能充分消除缸孔固有误差,重新建立精度;余量大,珩磨时间长,加工效率低,油石磨损快,加工成本高而且加工精度差,质量不稳定。经过反复的试验,综合考虑加工质量、加工精度和加工成本,最后确定粗珩加工余量0.03~0.07mm,精珩加工余量0.03~0.05mm。

  (3)粗、精珩磨角的确定 在珩磨加工中,切削交叉角对切削量和珩磨油石磨损量以及表面粗糙度影响较大。增加切削交叉角,比磨石减量随着增加。当然,被加工面表面粗糙度值也随着变大。这是因为在珩磨切削过程中,保持珩磨油石的锐利是靠加工表面粗糙度来修整。只有锐利的珩磨油石切削量才能提高,而油石要锐利就必然要磨损。当切削交叉角为0°时,切削效率低;当切削交叉角为90°时,珩磨油石磨损大,加工表面粗糙度值大,这样反而使切削量不大。通过试验,当切削交叉角为45°左右时切削量最大。因此,在粗珩工序中,采用45°左右的切削交叉角,在平台加工中采用40°的切削交叉角。

  (4)珩磨油石工作压力的选择 珩磨油石工作压力对珩磨切削性能影响很大,直接影响切削效率、珩磨油石磨损量和工件精度与表面粗糙度。珩磨工作压力大时,珩磨切削量和珩磨油石磨损量都大,加工精度和表面粗糙度也差。珩磨工作压力小时,切削量和珩磨油石磨损量都小,加工精度和表面粗糙度则好。

  选择珩磨油石工作压力时,除根据上述情况考虑外,还要根据所使用的机床动力大小、珩磨头及珩磨夹具的刚性、珩磨油石的强度、珩磨油石与被加工面的实际接触面以及工件的材质、尺寸大小和形状等因素全面考虑。

  综合以上因素,粗珩时珩磨油石工作压力为28~29MPa,平台珩磨时珩磨油石工作压力为23MPa。

  (5)珩磨速度的选择 珩磨角是由转速和往复速度的合成决定的,珩磨角确定了,这两种速度的比值就确定了。往复运动要有足够大的加速度,换向要快,否则网纹的交角处会出现圆弧形状。转速和往复速度也会影响珩磨的效率,速度越高效率就越高,但是速度过高会对网纹质量产生不良影响。

  最后我们确定了粗珩时转速为40r/min。平台珩磨时转速为52r/min。如图2所示,设珩磨网纹交叉角为θ,珩磨头往复运动速度为vy,转速为n,缸孔直径为D,根据珩磨网纹交叉角公式

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图2

  tan(θ/2)=fy/vx=vy/(πDn)

  得出珩磨头往复运动速度为

  fy=πDn tan(θ/2)

  可求得粗珩时珩磨头往复运动速度为216.77mm/s,平台珩磨时珩磨头往复运动速度为247.62mm/s。