P7系列柱塞套中孔纯珩磨工艺

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主轴轴承则采用高速滚柱轴承 。 ·主轴马达
主轴由防震型三相电机通过 V 形或齿形带 驱动 。三相电机有变频型和非变频型 。 2. 2 珩磨刀具介绍
S3 - 400 - 45 高精度珩磨机床系三轴珩磨 , 分别为精珩轴 1 、精珩轴 2 、光珩轴 3 。 ·轴 1 、轴 2 为单砂条珩磨杆
图 2 高精度主轴轴承系统
图 5 激光珩磨头
图 6 激光珩磨表面
3 未来柱塞珩磨工艺趋势 ———激光 珩磨
激光珩磨在国外已成功应用于发动机汽缸壁 加工 。从 2002 年 1 月开始 ,汽车制造厂商通用欧 宝已将这一工艺应用于其四缸柴油发动机的大批 量生产中 ,迄今为止已加工出 150 000 台发动机 (统计至 2002 年 7 月中旬) 。激光珩磨实际上是 珩磨技术与激光技术的结合 (图 5 为激光珩磨头 , 图 6 为良好的激光珩磨表面) ,其原理如下 :
·行程驱动单元 液压驱动的主轴上下行程速度和行程量可通
过格林数控珩磨控制系统来进行任意调节 。为了 避免把液压行程驱动单元所产生的热量传递到机
图 3 单砂条珩磨杆
2003 年第 1 期 陈松川 : P7 系列柱塞套中孔纯珩磨工艺
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单砂条珩磨杆 (图 3) 适用于加工对孔的直线 度要求很高的工件和比较复杂的孔 (如小孔) 的工 件 。由于单砂条珩磨杆的刚性好和砂条相对较 长 ,因此可以获得理想的珩磨效果 。单砂条珩磨 杆顾名思义 ,它只有一根可进行涨刀并进行珩磨 切削的砂条 。因此珩磨杆上也只有一个砂条槽 , 从而刀具的刚性特别好 , 此外砂条的涨刀顶锥面 在整个长度上都由顶锥支撑 。耦合在一起的“顶 锥/ 进给”这 两个独立系统可以确保珩磨条自动 的强制退刀 。珩磨杆上的非对称布置的立方氮化 硼导向条可给珩磨杆起导向及支撑作用 。 ·轴 3 为四砂条珩磨杆
图 4 万向浮动夹具
孔粗糙度 Ra1. 25 。 ·半精珩
半精 珩 余 量 为 0. 045 mm , 珩 磨 设 备 为 MBC1805 珩磨机 ,主轴转速为 2 000 r/ min ,110 st/ min ,珩磨条型号为 K12NM65 ,珩后中孔直径 Φ10. 985 + 0. 005 mm ,中孔锥度 ≤0. 002 mm ,中 孔直线度 0. 001 5 mm ,中孔圆度 0. 001 5 mm ,中 孔粗糙度 Ra0. 4 。 ·精珩
极小的切削余量 ( ≤0. 002 mm) 目的是为了 达到柱塞套中孔 0. 001 mm 锥度要求 ,四砂条珩 磨杆能获得最佳的珩磨结果 。四砂条珩磨杆装有 四根圆周对称可涨开的砂条 。砂条的涨刀顶锥面 在整个长度上都被顶锥支撑 。耦合在一起的“顶 锥/ 进给”这两个独立系统可以确保珩磨条自动的 强制退刀 。下端镀有耐磨涂层的四砂条珩磨杆则 由下置式的导向套来进行导向 。即使是小孔 ,四 砂条珩磨杆也具有较大的珩磨切削接触面积 。 2. 3 电子机械涨刀系统介绍
参 考 文 献
1 廖永平 ,严警宇. 正交试验法在机械工业中的应用. 中国农业机械出版社 , 1984
2 中科院数学所数理统计组编. 正交试验法. 人民教育 出版社. 1975
2. 1 先进设备介绍 柱塞套中孔纯珩磨工艺的实施关键在于超高
精度珩磨设备的使用及配置新型的珩磨刀具和工 件夹具 。上海伊维公司于 2001 年从德国格林公 司引进一台 S3 - 400 - 45 高精度珩磨机床开始 , 就着手致力于柱塞套中孔纯珩磨工艺研究 ,至今 已指导生产 1 年 ,已加工近 30 万套柱塞偶件 。S3 - 400 - 45 是一种适用于加工小孔和中等尺寸孔 的高速珩磨机 。机床液压驱动的主轴最大珩磨行 程可达到 400 mm 。由于采用了特殊设计的高精 度主轴轴承系统 (图 2) ,可使珩磨后尺寸公差 、形 位公差和表面粗糙度达到一个最佳的精度 。
在第一步工序即粗珩中将获得孔的宏观几何 形状和基本的表面要求 。在第二步中 ,将加工出 严格定义的储油槽 (深度 、宽度 、间距等) 。第三步 为精珩抛光 ,主要是加工出高精度的表面 。
格林专利的激光珩磨 ,其目的是在加工表面 的某个特定区域内准确均匀布置的储油槽 ,从而 确保在两个运动物体表面形成一个完美的动态流 体润滑体系 ,因此可以在物体表面采用更高的表 面粗糙度 。如应用于柱塞偶件 ,可极大地提高柱 塞偶件的使用寿命 。
精珩余量为 0. 025 mm ,珩磨设备为 S3 - 400 - 45 高精度珩磨机 。
1) 轴 1 精珩 余量为 Z1 ,主轴转速为 1 500 r/ min ,珩磨条 型号为 91 - 70. 912 - 35 , 往复速度 10 m/ min 。 EMZ 三次步进值分别为 0. 5μm、0. 5μm、0. 2μm ,相 应 EMZ 三次进给速度分别为 1. 6μm/ s、1. 3μm/ s、 1. 0μm/ s。珩后中孔直径Φ T1 ±0. 003 mm ,中孔锥 度 ≤0. 001 5 mm ,中孔直线度 0. 001 5 mm ,中孔圆度 0. 001 5 mm ,中孔粗糙度 Ra0. 2。 2) 轴 2 精珩 余量为 Z2 ,主轴转速为 1 500 r/ min ,珩磨条 型号为 64 - 46. 212 - 50 , 往复速度 10 m/ min 。 EMZ 三次步进值分别为 0. 3 μm 、0. 2 μm 、0. 1 μm ,相应 EMZ 三次进给速度分别为 0. 5 μm/ s、 0. 4 μm/ s 、0. 3 μm/ s 。珩 后 中 孔 直 径 Φ T2 ± 0. 001 5 mm ,中孔锥度 ≤0. 001 5 mm ,中孔直线 度 0. 001 mm ,中孔圆度 0. 001 mm ,中孔粗糙度 Ra 0. 1 。 3) 轴 3 光珩
光珩工艺的意义表现在以下几个方面 。 ·加工后的零件表面具有微观网纹结构 (图 1) 。
实践证明 ,仅以表面粗糙度来定义承受高摩 擦负荷表面的质量是远远不够的 ,物体表面需具 有两个特性功能 ,一个是物体表面的良好支承性 , 也就是说尽可能使物体的表面达到一个光滑的平 台表面 ,由此而获得一个良好的动态滑动性能 ,但 是一旦表面太光滑 ,也就意味着在两个运动物体 间需要有足够的润滑油层作为一个滑动媒体 。珩 磨网纹可起到这个滑动媒体 。
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现 代 车 用 动 力 2003 年第 1 期
余量为 Z3 ,主轴转速为 1 000 r/ min ,珩磨条 型号为 B15 - 60. 080 - 35 ,往复速度 10 m/ min 。 短冲程往复速度 3 m/ min 。EMZ 三次步进值分 别为 0. 2μm 、0. 2μm 、0. 1μm ,相应 EMZ 三次进 给速度分别为 0. 4 μm/ s、0. 3 μm/ s、0. 1 μm/ s。 珩后中孔直径Φ T2 ±0. 000 5 mm ,中孔锥度 ≤0. 001 mm ,中孔直线度 0. 001 mm ,中孔圆度 0. 000 5 mm ,中孔粗糙度 Ra0. 08 。
关键词 研磨 珩磨 柱塞偶件 高精度 激光珩磨
1 前 言
柱塞套中孔纯珩磨工艺是油泵油嘴行业追求 的目标 。以前 ,由于设备精度等限制 ,上海伊维公 司 P7 泵系列柱塞套热处理后中孔采用粗珩2半精 珩2精珩2光研加工工艺 。光研目的是提高中孔粗 糙度及改善中孔形状精度 ,但光研的缺点也显而 易见的 : ·影响柱塞偶件清洁度
床的主轴及涨刀系统上 ,格林采用了独特的设计 , 就是行程动力不是直接连结到珩磨主轴上 ,而是 通过一个推杆系统把行程动力传递到一个由两根 导向柱引导的进给装置上 , 来进行上下往复运 动 , 而主轴本身还起到一个主导向作用 ,所以也 是该系列设备的高精度所在 。 ·主轴上下运动的导向柱
和主轴轴承集成在一起的进给装置是由高精 度的柱形导向柱来进行导向稳定的 。 ·主轴轴承
图 7 激光珩磨原理
(上接第 28 页) 验 ,经筛选后初步确定的 ,由于喷油嘴的喷孔尺 寸 、硬度和毛刺基本接近 ,因此磨料的切削性能也 比较接近 ,对磨削结果影响不是很大 。在先前针 对大孔径通孔用的磨料配方选择试验中 ,磨料的 粘度 、粒度等因素对磨削结果反应很大 ,但由于加 工后针阀体粗糙度不能达到要求 、难于清洗等原 因 ,不适用于加工针阀体 。
光研是用研磨膏微量切削的一种加工方法 , 研磨膏是由 Al2O3 磨料 、蜂蜡 、硬脂酸 、桕子油配 制而成 。光研后研磨膏易粘附残留在柱塞套中 孔 、进回油孔 、泄油孔 、盛油槽等处 ,较难清洗干 净。 ·影响柱塞偶件使用性能
残留研 磨 膏 相 当 于 柱 塞 在 柱 塞 套 中 不 断 互 研 ,造成柱塞偶件早期磨损 ,降低了柱塞偶件的使 用寿命 。 ·光研后中孔直径尺寸很难控制 ,分散度很大 , 必须严格分级后方可提供柱塞配磨 ,给生产管理 造成麻烦 。 ·光研中孔几何形状精度由人工控制 ,操作工人 凭经验操作 ,保证柱塞套中孔母线 0. 001 mm 直 线度及 0. 001 锥度要求很难 。经双母线测量仪检 测 ,中孔经常会出现倒锥度 、腰鼓 、喇叭口等形状 , 柱塞配磨后易引起柱塞偶件性能差 ,甚至咬死。 以上缺陷如采用光珩柱塞套中孔工艺 ,就可以迎 刃而解 。

1 期 (总第 109 2003 年 2 月
期)
Βιβλιοθήκη Baidu
现代车用动
MODERN V EHICL E
力 POWER
No. 1 (serial No. 109) Feb. 2003
P7 系列柱塞套中孔纯珩磨工艺Ξ
陈松川
(上海浦东伊维燃油喷射有限公司 ,上海)
摘要 通过研磨工艺缺点及珩磨工艺优点分析 ,着重介绍了纯珩磨工艺 、珩磨设备 、珩磨刀具 、 夹具等 。
采用 EMZ 电子机械进给机构 ,通过不同的 进给控制程序 ,可以获得最佳的尺寸精度和形状 精度 。EMZ 电子机械进给机构的工作原理是通 过三相伺服马达 、离合器 、驱动轴把涨刀动力传递 到一对齿轮驱动螺母上 ,而螺母的径向旋转运动 又带动滚珠丝杠旋转 , 从而进行轴向运动并推动 涨刀顶锥 , 进而实现砂条的径向涨刀运动 。涨刀 系统的最小轴向增量为 0. 000 6 mm ,根据涨刀顶 锥的锥度 ,可使径向涨刀增量最小达到 0. 000 1 mm 。 2. 4 夹具介绍
图 1 良好的珩磨加工表面
·提高生产效率 光珩中孔后 ,柱塞套中孔尺寸分散度可控制
在 0. 001 mm 以内 ,从而取消分级 ,可直接提供柱 塞配磨 。 ·可实现柱塞偶件径部 、裙部间隙检验
柱塞偶件径部间隙设计要求为 δA ,裙部间隙 为 δA + Δ。以往 ,采用径部液压降之回油秒数来 间接反映径部间隙 ,这种检验方法不直观 ,且裙部 间隙无法测量 。光珩工艺实施后 ,中孔尺寸分散 度控制在 0. 001 mm 以内 ,可直接用间隙仪来检 测柱塞偶件径部 、裙部间隙 。附带说明 ,柱塞偶件
P7 泵系列柱塞套采用万向浮动夹具 (图 4) , 工件将可在任何方向浮动 , 同时工件还可在 X、Y 轴方向进行平面浮动 ,而珩磨头则是刚性连接 。 2. 5 珩磨工艺余量分配
珩磨总余量为 0. 13 mm ,其中 : ·粗珩
粗 珩 余 量 为 0. 06 mm , 珩 磨 设 备 为 MBC1804 G 珩磨机 ,主轴转速为 2 000 r/ min ,110 st/ min ,珩磨条型号为 S K10 G/ 180B ,珩后中孔直 径 为Φ10. 94 ±0. 01mm ,中孔锥度 ≤0. 003mm ,中
Ξ 收稿日期 :2002 - 11 - 12
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现 代 车 用 动 力 2003 年第 1 期
裙部间隙受控后 ,对有效防止喷油泵凸轮轴腔机 油窜入燃油腔影响柴油机烟度排放 、燃油腔燃油 泄漏至凸轮轴腔稀释机油有积极意义 。
2 P7 泵系列柱塞套中孔纯珩磨工 艺介绍
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