幾十年來，各類發(fā)動機(jī)的制造商們，一直受到要求減少有害氣體排放量的壓力。因此幾十年來，他們也一直為此而努力。
不只是汽車和卡車的制造商，而且還包括各種車輛的發(fā)動機(jī)制造商，例如從草坪的剪草機(jī)到機(jī)車車輛的發(fā)動機(jī)——一切車輛的燃油效率都有了很大的提高，其防止空氣污染的性能，必須滿足日益嚴(yán)格的政府標(biāo)準(zhǔn)。今天，其差距不只是程度問題，而且還包括難度問題。雖然，現(xiàn)在的發(fā)動機(jī)效率是如此之高，但它們的設(shè)計人員必須更加努力地工作，以進(jìn)一步提高效率和增加效益。
Sunnen公司是一家專門從事孔徑珩磨加工系統(tǒng)和刀具生產(chǎn)的企業(yè)，該公司的Dennis Westhoff先生和Rich Moellenberg先生是目睹這個工藝發(fā)展的兩名見證人。與其他的加工工藝相比，也許珩磨加工對尋求解決更嚴(yán)格的發(fā)動機(jī)排放性能問題顯得尤為重要。
“在20世紀(jì)80年代，所有比較容易的問題都解決了，”Sunnen公司的全球業(yè)務(wù)開發(fā)部經(jīng)理Westhoff先生說。在車輛的發(fā)動機(jī)設(shè)計方面，已經(jīng)作了直接了當(dāng)?shù)母倪M(jìn)，原先并沒有將燃油效率或空氣質(zhì)量作為首要關(guān)注的問題進(jìn)行處理。滿足排放標(biāo)準(zhǔn)的歷史是從這些機(jī)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(xiàn)在，發(fā)動機(jī)制造商正在尋求進(jìn)一步改進(jìn)的方法，甚至期待著微乎其乎的進(jìn)展水平，以滿足目前的排放要求。具體來說，今天，要贏得發(fā)動機(jī)具有更高性的機(jī)會，似乎不是將重點放在3D外形的公差尺寸上，而應(yīng)該放在更小的活塞、噴油器和燃油泵孔徑的表面粗糙度特性上。珩磨加工或許特別適合于重復(fù)性的加工工藝，以便使這些孔徑的ID內(nèi)徑達(dá)到所希望的表面粗糙度。
該公司系統(tǒng)銷售經(jīng)理Moellenberg先生說，這些現(xiàn)代化系統(tǒng)的表面粗糙度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過所規(guī)定的‘Ra’（平均粗糙度）水平，Ra這個符號通常用于描述光潔度的高低程度。例如，‘Rk’系列的參數(shù)，是用來描述表面顯微特性的，其中包括表面的承載區(qū)曲線及其在負(fù)荷下的峰值高度，以及表面存油槽的容量。在珩磨加工中，油石和設(shè)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(jìn)行設(shè)計，以達(dá)到精密的表面粗糙度，其精度由發(fā)動機(jī)公司的摩擦學(xué)專家（或從事互動表面研究的專家）作出規(guī)定。
保持油量
孔徑的珩磨加工是一種生產(chǎn)工藝，在珩磨加工中，一套配有研磨油石的可擴(kuò)張組合刀具在孔徑內(nèi)作旋轉(zhuǎn)運動，同時刀具或零件作往復(fù)式運動。由于珩磨用的磨料粒度很小，數(shù)量很大，因此工件產(chǎn)生的熱量和應(yīng)力很小。由珩磨產(chǎn)生的一個特點是呈現(xiàn)出一個交叉式投影模式，使?jié)櫥脱刂讖降拈L度方向傳送。另一方面，這個交叉式投影模式可以使珩磨加工能夠進(jìn)行精密地控制。
潤滑油的傳送是其中的一個主要領(lǐng)域，在之中，也許可以通過汽缸表面的設(shè)計，來提高排放性能。沿著孔徑的ID內(nèi)徑方向，如果表面本身能夠幫助有效地使用潤滑油，并使其更容易分布，那么汽缸中將只需要少量的油量。這意味著當(dāng)發(fā)動機(jī)運轉(zhuǎn)時，只有少量的油燃燒。“因此，我們的目標(biāo)是盡可能保持汽缸內(nèi)的干燥，” Moellenberg先生說。
然而，表面設(shè)計中的另一個目標(biāo)是，減少滑動摩擦—這個目標(biāo)也許可以與油的傳送方式相匹敵。就滑動摩擦而言，比較平滑的表面，其存油量和輸油量的效率較低。摩擦學(xué)家和其他發(fā)動機(jī)專家正在尋求實現(xiàn)這類目標(biāo)之間的正確平衡，由此產(chǎn)生的表面設(shè)計往往是復(fù)雜的，其特點是包含有確切含意的各種表面粗糙度參數(shù)。然后，珩磨技術(shù)供應(yīng)商可能會花費幾個月的時間去開發(fā)一個可達(dá)到這一表面粗糙度的工藝，并證明，采用這一工藝可達(dá)到大批量生產(chǎn)的目的。
對一個新工藝進(jìn)行早期探討，有時候從加工的角度來看，某些表面粗糙度的標(biāo)注是相互矛盾的，兩者是不可能同時實現(xiàn)的。
在負(fù)荷下珩磨加工
他說，除了這些表面的特點之外，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制—也是非常重要的。今天，如果說實際生產(chǎn)對這些參數(shù)不夠重視的話，那只是因為他們在相關(guān)的發(fā)動機(jī)加工中，一直受到嚴(yán)密的控制。然而，在追求更高燃油效率的過程中，這些區(qū)域的公差要求越來越嚴(yán)格，運動部件之間的間隙正在一個微米一個微米地縮小。Sunnen公司看到了這樣一個結(jié)果：在實踐中，高性能賽車發(fā)動機(jī)的生產(chǎn)制造正在向普通汽車發(fā)動機(jī)的生產(chǎn)方向轉(zhuǎn)移。
Moellenberg先生列舉了一個關(guān)于扭矩板珩磨加工的實例，其中扭矩被應(yīng)用于一個汽缸之中，用來模擬汽缸最終組裝到發(fā)動機(jī)缸體后的工作情況。該汽缸是在這種負(fù)荷條件下珩磨加工的。在這種狀態(tài)下的加工原因，與運動部件之間的小間隙尺寸如何變化有關(guān)。他說，現(xiàn)在的活塞和汽缸之間規(guī)定的配合尺寸是如此的緊密，即使汽缸與其發(fā)動機(jī)的配合面只是發(fā)生很小的變化，也可能會使活塞失去功能。
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