以卡车曲轴为例
曲轴加工是这一挑战的一个非常不错的例子。整个发动机的效率和稳定性取决于这一核心部件。因此,各种轴承需要使用磨削工艺进行精细地加工,且精度要达到微米需要。特别是在卡车生产中,采用的技术需要服从于苛刻的需要,如卡车曲轴始终需要具有很高的稳定性,这是由于其发动机需要具有较长的运行时间。因此,磨削此类曲轴时,需要进行精细的加工,这不仅是对连杆轴颈和主轴颈的端面而言,而且还包括轴承面和凸缘之间的圆角(半径)的加工。整个发动机的核心组件的每一个角落都需仔细加工才能成为一个工件。对卡车发动机来说,需要使振动达到最小程度,从而才能保证运行的平稳,这是一个必要条件,而正是这种特殊的水平需要,使其成为汽车制造商们正在遵循的一个模式。由德国制造商制造的某些汽车已经配备了使用类似方法加工的曲轴。而其支承面和半径的组合磨削是特别具有挑战性的。一方面,部件加工产生的内部应力会引起部件尺寸的变化。这就是为何在耗时的初步磨削步骤之后要跟着进行精密磨削的理由。另一方面,现在采用的技术涉及很多的砂轮磨损。从圆角到平套环之间的转换特别会对工具产生应力。总而言之,轴承面和半径的组合磨削不仅本钱特别昂贵而且浪费时间费力。
遵守各种磨削需要
坐落于德国Salach的EMAG Maschinenfabrik公司磨削技术部的负责人Roland Schmitz对开始的情形这样讲解说:“鉴于这一切,大家对矢量磨削的技术——基于现在为止采用的复杂工艺和各种技术开发出的一种新技术,进行了全方位仔细的剖析。采用这种技术,难以实行磨削工作的主轴和连杆轴承的加工速度变得更快,因此,也更多地减少了本钱。”EMAG的工程师们的此项研发源于一个容易的观察发现:汽缸直径的磨削和曲轴上的平凸缘的加工有着完全不一样的需要。在中央直径通过多级加工工艺(从粗加工到精加工,再到精细加工和抛光加工)得到平行的表面的同时,略显粗糙的凸缘加工明显需要较少加工步骤。该部件在加工过程中以特定的方法产生变形,使状况即便是对机械工程师来说也变得更为棘手。在直径加工过程中,会产生径向弯曲。因此,实行这种加工时需要减少功率。而在加工平凸缘的过程中产生的轴向弯曲可忽视不计。但是,这种不好的接触条件有引起过热的趋势,从而会使砂轮更快地磨损。
成功的重要:控制
“鉴于所有这些差异,举例来说你可能特别想将直径和凸缘的磨削加工严格地分离开来,以便可以正确地调整磨削速度。当然,这样就会使加工过程减慢。相反,自己的矢量磨削技术在一个单一的包罗万象的、复杂的加工过程中却能合二为一。大家分别控制磨削速度和各轴的运动,每一个子程序都控制,”Schmitz说。在最后结果中显示出其得天独厚的优势:这种新的EMAG技术可以完成连杆轴承、主轴颈和套筒分离式轴承的初步磨削加工,比经常用于曲轴加工的传统的双切入磨削大约节省三分之一的时间。因此,一个带有七个轴承的曲轴可以在20分钟内(而不是以前的35分钟)完成全部磨削,成为大批量生产曲轴的一个重大进展,最后使零部件的本钱大大降低。除此之外,过程控制是减少工具本钱的保证,由于在过程的开始阶段,一般是以较低的功率来加工直径的,以便降低对砂轮的影响。Schmitz对巨大的本钱优势证实说:“大家预计这样会使每一个部件削减三分之一的工具损耗。”
适合将来进步的技术
自今年年初以来,EMAG已经将该项技术应用到矢量磨削机上。首批商品现在正用于卡车生产中。但是,进行广泛的汽车生产扩展并没有哪些障碍。Schmitz说道:“现在的趋势正朝着自己的技术应用方向进步,可以这么说,由于汽车发动机的小型化意味着最后会有更大的用途力施加到曲轴上。因此,对零部件进行更广泛的磨削加工将成为必不可少的条件。由于有了矢量磨削加工,使今天大家拥有了更有效的技术。”对于这样的一种角逐优势,EMAG的工程师们还打算将其运用到其零部件的加工中。例如,针对凸轮轴和齿轮轴加工都会以一样的方法从矢量磨削技术中获益。“大家相信每种状况都有大量应用的可能性。”Schmitz有把握地说。






