汽缸孔毛化刀具简化表面预加工流程
涂层式汽缸孔是当前发动机构造的趋势引起它们能改善乘用车的寿命周期评估对于优质涂层而言确保最佳的表面制备是关键所在而其核心加工工艺是特制的毛化刀具的使用总部位于德国图宾根的瓦尔特公司使用装有单刃PCD刀片镗杆的理念
汽车制造厂正在进行各种调整和细化让汽车变得越来越环保作为优化的他们还把重点放在发动机缸体上灰口铸铁正在被轻金属铸件取代发动机轻量化降低燃油消耗减少二氧化碳排放但是由于缸孔-活塞环摩擦副的质量要求灰口铸铁衬套仍用于铝制发动机缸体中但时间不会太长就是这种久经证明的材料也不得不另找出路它正在被涂层取代灰口铸铁衬套壁厚为3～4毫米但涂层厚度只有它的十分之一由于采用涂层技术车用四缸发动机不久变窄25～30毫米这种节省空间只是一个方面这种新型的涂层有更好的耐磨性能也就是说进入燃烧室的润滑油将减少从而减少有害气体的排放
优质涂层要求必须对基材进行细致的预处理这主要用于承受大应力的汽缸内壁传统的预处理方法是喷水或喷砂处理在高压条件下预加工的汽缸表面被涂成月白色（lunar landscape）以此为涂层金属提供良好的附着表面但是喷砂技术也存在着一定的缺陷系统属于成本密集型系统要求的空间大内部物流成本较高另外在生产中水和金刚砂是被认为有问题的介质例如金刚砂要求后续大量的零件清洁工作所以可替换的方案因此而生使用成型的孔加工刀具或粗加工刀具进行机械加工如果采用这种方法曲轴箱就可以保留在前序粗镗汽缸孔的加工中心上了使用这把非标刀具只是在众多工艺中的一道附加加工工艺并且可轻松融入生产线中工艺大大简化
这类非标刀具可使用多种切实可行的方法图宾根瓦尔特汽车零件经理兼曲轴箱加工负责人Burkhard Krau?说他们依靠可靠的单刃镗杆单刃指的是镗杆只配有一个切削刀片采用PCD材质很精密有很多独立切削刃口可加工成汽缸表面上带凹槽的轮廓与螺纹一样刀具在整个曲轴箱上开一道燕尾形凹槽凹槽宽度范围为120～180微米深度范围为60～130微米凹痕很重要通过凹痕保持涂层金属粘附牢固布克哈德克劳斯指出当今常用的涂层工艺（例如APSPTWA和LDS）要求不同的轮廓或切削刀片瓦尔特能提供所有产品瓦尔特具有多年的PCD技术经验能快速提供定制的解决方案
简单可靠
在曲轴箱专家看来只用一个切削刀片的刀具有一个很大的优势调整比两刃三刃或四刃钻头容易得多我们只要调整刀具直径工件其他要求由切削刀片保证这种操作即轻松又节省了很多时间也可保证工艺过程的可靠性因此单个PCD齿做成不同高度有不同的倾斜角度采用这种设计他们可循序渐进切削成要求的轮廓重要注意事项一个切削刀片可切削成整个轮廓堪比丝锥的切削部分
采用多刃解决方案轮廓沿着不同切削刀片划分这需要径向和轴向精准调整相互对齐如果想要精密外形轮廓这可不是一件容易的事情如果发现调整精度不够存在轮廓误切的风险在这种情况下附着功能马上丧失工作期间涂层会自行脱落这对生产来说是一种重大灾难因为不管已经完成了多少成本密集型工艺过程相关曲轴箱必须报废
微米级公差
生产精致切削刀片要求极为严格基材采用硬质合金本体上面焊接PCD片用最细的丝通过线切割方式加工成齿型零件经理强调此项工艺需要很多技巧和丰富经验细丝就是一个挑战一方面它承受一个不能忽略的推力另一方面它的直径受生产轮廓的限制质量通过先进的测量显微镜得到保障在显微镜下将目标与实际轮廓进行比较
原则上用类似方式检查曲轴箱生产的质量加工完最后一个汽缸内壁后通常在生产线上安装一台摄像机以监视PCD钻点的状况布克哈德克劳斯说如果加工后切削刀片上的所有齿都很完整那么汽缸表面的加工合格当今机械预加工特别用于优质涂层但是专家认为中小型轿车迟早会采用这种方法并配备涂层曲轴箱随着数量增加最终珩磨前采用一定几何形状的切削刃口加工涂层也日益成为一个突出问题瓦尔特正在全面开展这方面的实验
图宾根瓦尔特公司汽车领域加工解决方案零件经理Burkhard Krau?瓦尔特解决方案的优势是操作轻松加工可靠性高
汽缸内壁粗加工工具
瓦尔特公司使用配备切削刀片的粗加工工具进行汽缸预加工这样可大大减少调整工作
PCD粗加工刀片
粗加工切削刀片设有精细的PCD钻点可形成带有凹痕的轮廓
PCD切削刀片的粗加工轮廓
采用粗加工刀具加工后汽缸内壁涂成燕尾装轮廓表面涂层的理想基底
