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组合机床在粉末冶金VVT转子生坯绿色加工中的应用
来源:弗戈工业在线   发表时间:2014/5/26 16:06:00  浏览次数:
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VVT(Variable Valve Technology),可变气门正时系统,是通过配备的控制及执行系统,对发动机凸轮的相位进行调节,从而使得气门开起、关闭的时间随发动机转速的变化而变化,以提高充气效率,增加发动机功率的系统。其原理是根据发动机的运行情况,调整进、排气量及气门开合时间和角度,使进入的空气量达到最佳,提高燃烧效率,降低排放。

VVT系统的执行机构——相位器中的核心零部件,如链轮、定子、转子和端盖等大多采用粉末冶金工艺。

粉末冶金技术以其少/无切削的绿色制造特性、良好的材料适应性、可塑性以及经济性,在工业上得到越来越多的应用。其与传统工艺相比,具有许多明显优势,比如:自润滑,少/无切削、节能、节材、无污染等,采用粉末冶金工艺,在生产过程中可以实现无排放,绿色环保。随着汽车节能减排要求的提高,VVT技术正被各大汽车制造商纷纷作为满足日益提高的碳排放标准,提升自身竞争力的关键技术、加大研发和投资力度重点发展。

而移相器中,最核心的部件就是转子,下面以转子生坯的加工为例来介绍绿色加工。

转子上设计了许多孔、沟槽等几何要素,其中轴向孔、端面沟槽都可以通过模具压制出来,但径向油道和凹槽却无法压制,只能通过二次加工来实现。

传统的加工工艺一般是在烧结之后(有的需要淬火),使用高速加工中心,对径向凹槽和油道孔进行硬加工。其优点是柔性好,适合小批量生产;缺点是刀具寿命短、刀具成本高、毛刺难处理、工件氧化生锈、节拍长等。

组合机床和粉末冶金VVT转子生坯绿色加工

近年来,以瑞士精机为代表的欧洲先进组合机床制造商开发出一种新兴工艺,通过对生坯进行软加工(生坯的硬度一般在HRC25-HRC40),来减少节拍,提高刀具寿命,减少生产成本,从而实现了VVT转子的大批量、低成本的真正绿色加工。

但对生坯进行加工,存在着诸多难题:比如易碎,掉渣、去毛刺等,作为隶属于瑞士劳力士集团的设备制造公司,瑞士精机对精密零部件加工有着丰富的经验和深刻理解,通过与VVT组件世界领先供应商奥地利米巴集团的共同开发和合作,对工艺参数、工装夹具、刀具、上/下料系统、去毛刺、真空吸尘装置的反复验证和不断优化,终于实现了加工精度、效率、成品合格率、刀具及其他辅助系统的最佳匹配,开发出了最适宜生坯加工的工艺和机床配置。

瑞士精机回转式组合机床,进行转子径向凹槽和油道孔的加工。 机床可配置5个或更多工位,及高精度数控回转工作台,具有极高的精度,模块化夹具的重复定位精度高达2μm。

对于生坯来说,装夹系统的夹紧力至关重要,瑞士精机经过反复的研究,对比不同的夹紧方式与夹紧力,分析加工效果,最后决定采用液压驱动的膜片式卡盘,通过对夹紧力的精确调整,实现了转子的高精度、高产能、高成品率地稳定加工,避免了因夹紧力不适合而导致废品的情况发生。

提高刀具使用寿命,降低生产升本

而对刀具的设计和材质的选用也是影响加工精度和刀具寿命的重要因素,由于生坯是由不同的金属粉末通过粘结剂压制而成,金属粉末都保持着各自物理属性,其颗粒的大小、硬度等都不一样,有的硬度甚至高达HRC50以上,并且颗粒之间存在较大空隙,刀具在加工过程中实际上是在经历频繁地软-硬-软切削循环,承受着频繁的冲击,导致刀具极易磨损,崩刃。所以硬加工一般都采用CBN、陶瓷、涂层硬质合金等刀具,加工时切屑热都集中在刀具上,刀具温度很高,寿命较短,CBN刀具效果好,但价格及其昂贵。而瑞士精机只需要使用涂层硬质合金刀具就可以满足要求,同样一把刀,在瑞士精机机床上使用,其寿命是采用硬加工工艺的5-8倍左右,极大地提高了刀具的寿命,大幅度地减低了生产成本。

独特的加工设计

同时,瑞士精机组合机床采用的加工方式也有独到之处,因为粉末冶金转子极易生锈氧化,有的甚至在加工过程中就已经生锈,所以在加工时一般都采用干式加工,这也正是采用昂贵的CBN刀具,以及刀具寿命短的原因之一。瑞士精机采用的中心吹气式涂层硬质合金刀具,通过输入高压干燥空气,来优化排尘(屑)效果,再加上配置的强力真空吸尘装置,最大限度地将金属粉尘排出,从而避免粉尘附着在孔的侧壁上形成切屑瘤,直接减少后续清理和除毛刺工序。另外,高压空气对刀具也起到冷却作用,提高刀具寿命。

一次装卡,全部加工,以一抵多

基于以上各项优越性,加上高速电主轴,瑞士精机组合机成功实现了高精度、高效率、大批量加工,并且在一台机床上实现了一次装夹,完成全部车沟槽、钻油道孔、去毛刺、工件清洁等工序。而这些只需要1套程序、1台设备的水、电、场地费用。而同样的工作,在传统的加工方式中,需要多台加工中心、多台硬车、多台去毛刺设备、多台清理设备等一同才能完成,且这些工作需要的人工成本、场地、水、电、等费用成本都大大高于1台瑞士精机组合机床的消耗。可见,采用瑞士精机的组合机床,极大地降低了设备采购费用以及产品的生产成本,可以说,1台瑞士精机组合机床就相当于一条小型生产线。

我们将参加2014年7月14-17日在上海举办的东博会,展位号W1-A220。

欢迎您莅临我们的展位,一同探讨贵公司产品的生产解决方案。

瑞士精机公司及中国代理沙玛特亚洲有限公司团队将竭诚为您效劳。

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