幾十年來,各類發動機的製造商們(men) ,一直受到要求減少有害氣體(ti) 排放量的壓力。因此幾十年來,他們(men) 也一直為(wei) 此而努力。
不隻是汽車和卡車的製造商,而且還包括各種車輛的發動機製造商,例如從(cong) 草坪的剪草機到機車車輛的發動機——一切車輛的燃油效率都有了很大的提高,其防止空氣汙染的性能,必須滿足日益嚴(yan) 格的政府標準。今天,其差距不隻是程度問題,而且還包括難度問題。雖然,現在的發動機效率是如此之高,但它們(men) 的設計人員必須更加努力地工作,以進一步提高效率和增加效益。
Sunnen公司是一家專(zhuan) 門從(cong) 事孔徑珩磨加工係統和刀具生產(chan) 的企業(ye) ,該公司的Dennis Westhoff先生和Rich Moellenberg先生是目睹這個(ge) 工藝發展的兩(liang) 名見證人。與(yu) 其他的加工工藝相比,也許珩磨加工對尋求解決(jue) 更嚴(yan) 格的發動機排放性能問題顯得尤為(wei) 重要。
“在20世紀80年代,所有比較容易的問題都解決(jue) 了,”Sunnen公司的全球業(ye) 務開發部經理Westhoff先生說。在車輛的發動機設計方麵,已經作了直接了當的改進,原先並沒有將燃油效率或空氣質量作為(wei) 首要關(guan) 注的問題進行處理。滿足排放標準的曆史是從(cong) 這些機械零件的精益求精開始的,通過更加精密的加工,包括提高缸徑正圓度和圓柱度的精度,以滿足零件形狀和尺寸的公差要求。現在,發動機製造商正在尋求進一步改進的方法,甚至期待著微乎其乎的進展水平,以滿足目前的排放要求。具體(ti) 來說,今天,要贏得發動機具有更高性的機會(hui) ,似乎不是將重點放在3D外形的公差尺寸上,而應該放在更小的活塞、噴油器和燃油泵孔徑的表麵粗糙度特性上。珩磨加工或許特別適合於(yu) 重複性的加工工藝,以便使這些孔徑的ID內(nei) 徑達到所希望的表麵粗糙度。
該公司係統銷售經理Moellenberg先生說,這些現代化係統的表麵粗糙度遠遠超過所規定的‘Ra’(平均粗糙度)水平,Ra這個(ge) 符號通常用於(yu) 描述光潔度的高低程度。例如,‘Rk’係列的參數,是用來描述表麵顯微特性的,其中包括表麵的承載區曲線及其在負荷下的峰值高度,以及表麵存油槽的容量。在珩磨加工中,油石和設備的選用—以及編程的動作和各項珩磨加工的操作順序—都可按照需要進行設計,以達到精密的表麵粗糙度,其精度由發動機公司的摩擦學專(zhuan) 家(或從(cong) 事互動表麵研究的專(zhuan) 家)作出規定。
保持油量
孔徑的珩磨加工是一種生產(chan) 工藝,在珩磨加工中,一套配有研磨油石的可擴張組合刀具在孔徑內(nei) 作旋轉運動,同時刀具或零件作往複式運動。由於(yu) 珩磨用的磨料粒度很小,數量很大,因此工件產(chan) 生的熱量和應力很小。由珩磨產(chan) 生的一個(ge) 特點是呈現出一個(ge) 交叉式投影模式,使潤滑油沿著孔徑的長度方向傳(chuan) 送。另一方麵,這個(ge) 交叉式投影模式可以使珩磨加工能夠進行精密地控製。
潤滑油的傳(chuan) 送是其中的一個(ge) 主要領域,在之中,也許可以通過汽缸表麵的設計,來提高排放性能。沿著孔徑的ID內(nei) 徑方向,如果表麵本身能夠幫助有效地使用潤滑油,並使其更容易分布,那麽(me) 汽缸中將隻需要少量的油量。這意味著當發動機運轉時,隻有少量的油燃燒。“因此,我們(men) 的目標是盡可能保持汽缸內(nei) 的幹燥,” Moellenberg先生說。
然而,表麵設計中的另一個(ge) 目標是,減少滑動摩擦—這個(ge) 目標也許可以與(yu) 油的傳(chuan) 送方式相匹敵。就滑動摩擦而言,比較平滑的表麵,其存油量和輸油量的效率較低。摩擦學家和其他發動機專(zhuan) 家正在尋求實現這類目標之間的正確平衡,由此產(chan) 生的表麵設計往往是複雜的,其特點是包含有確切含意的各種表麵粗糙度參數。然後,珩磨技術供應商可能會(hui) 花費幾個(ge) 月的時間去開發一個(ge) 可達到這一表麵粗糙度的工藝,並證明,采用這一工藝可達到大批量生產(chan) 的目的。
對一個(ge) 新工藝進行早期探討,有時候從(cong) 加工的角度來看,某些表麵粗糙度的標注是相互矛盾的,兩(liang) 者是不可能同時實現的。
在負荷下珩磨加工
他說,除了這些表麵的特點之外,珩磨加工的其他能力—包括諸如孔徑大小、正圓度和錐度一類的尺寸控製—也是非常重要的。今天,如果說實際生產(chan) 對這些參數不夠重視的話,那隻是因為(wei) 他們(men) 在相關(guan) 的發動機加工中,一直受到嚴(yan) 密的控製。然而,在追求更高燃油效率的過程中,這些區域的公差要求越來越嚴(yan) 格,運動部件之間的間隙正在一個(ge) 微米一個(ge) 微米地縮小。Sunnen公司看到了這樣一個(ge) 結果:在實踐中,高性能賽車發動機的生產(chan) 製造正在向普通汽車發動機的生產(chan) 方向轉移。
Moellenberg先生列舉(ju) 了一個(ge) 關(guan) 於(yu) 扭矩板珩磨加工的實例,其中扭矩被應用於(yu) 一個(ge) 汽缸之中,用來模擬汽缸最終組裝到發動機缸體(ti) 後的工作情況。該汽缸是在這種負荷條件下珩磨加工的。在這種狀態下的加工原因,與(yu) 運動部件之間的小間隙尺寸如何變化有關(guan) 。他說,現在的活塞和汽缸之間規定的配合尺寸是如此的緊密,即使汽缸與(yu) 其發動機的配合麵隻是發生很小的變化,也可能會(hui) 使活塞失去功能。
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