工藝替代: 以磨削替代銑削

Diskus 公司的平面磨削技術為發動機缸體平面的經濟加工提供了新的可能性。規定的公差值可部分降低三分之二。（圖源：DikusWerke 公司）

汽車制造商通常將專業術語中的氣缸體曲軸箱統稱為發動機缸體。這種結構結實的構件，要承擔各種不同的任務，例如用來安裝曲軸傳動的動力配件，或者用來作為安裝水泵或發動機用的支座。缸體頂面流行的銑削加工要求非常高，而且刀具的費用很高。

采用Dikus Werke磨削技術責任有限公司（位于德國迪岑巴赫市) 的平面磨削技術，其刀具費用可以大幅度降低。并且在實際應用中的加工效果遠遠超出了預期。

盡可能同時有效地加工球墨鑄鐵和鋁

以前，汽車生產商完全是采用灰口鑄鐵來生產發動機缸體。如今，現代汽車出于重量的考慮，選擇使用鋁合金壓鑄件。然而，當涉及到缸套時，灰口鑄鐵仍然是許多生產商的首選，只有少數由輕金屬構件附以耐磨涂層。顯而易見的是，純鋁材料并不適合用作涂層。

現在，在鑄造車間中已有將球墨鑄鐵制成的氣缸套澆注在鋁制發動機缸體中。但是，這種生產步驟有利也有弊：使用這種加工方式生產出來的組件的使用壽命比較長，而后續的氣缸體曲軸箱加工則是它的劣勢了。

轎車的發動機缸體。在加工過程中特別要重視波紋度和平面度的規定值，因為這兩個公差值直接影響缸蓋密封墊的使用壽命。（圖源：Dikus Werke 公司）

而實際上，對于后續的加工變得很棘手，因為在銑削過程中，同一把刀具可能會加工兩種不同的材料：一種是相對硬度較軟的壓鑄箱體件的鋁合金，另一種則是相對較硬的氣缸套的球墨鑄鐵。

在切削加工中主要的困難在于為使用的刀具確定最理想的楔角，要是在達到最理想的加工條件下，可根據材料的不同，推薦的楔角角度為5°到8°。同時刀具的硬度也要隨之變化。因為在對燃燒室密封面進行平面銑削時需要同時切削兩種不同的材料，所以最好的解決辦法是在楔角和刀具材料之間達成妥協。

在實際應用中這意味著，選擇的楔角和刀具材料的配合必須能夠同時應用于兩種不同材料的加工，才能持久地得到令人滿意的加工結果。而必然的后果是導致銑刀切削效率的降低。切削時，在切削刀刃上形成一層材料，使刀刃輕微倒圓。這種所謂的金屬添加物形成現象在使用設計不正確的砂輪進行磨削時也會出現。導致的結果是：銑刀的使用壽命縮短了。在必須更換備用刀具之前，根據刀具材料的不同，比如采用硬質合金或者立方氮化硼刀具，能夠加工500到1,200個工件。

磨削約10,000個發動機缸體 中途竟然無需修整砂輪

Dikus Werke磨削技術公司——這家位于德國中部黑森州迪岑巴赫市的公司是平面磨削技術的先驅企業，對平面磨削中存在的疑難問題有著深刻的認識和了解。公司從事平面銑削和雙端面磨削加工，至今已經超過了100年。在加工發動機缸體時，Dikus Werke公司的磨削專家表現出了特別富有創新精神——他們利用在Dikus DHS457型磨床上的平面磨削技術代替了銑削。通過使用正確設計的常規砂輪，從現在開始能夠連續加工約10,000個發動機缸體，而且中途不需要修整砂輪。

這種DHS457 型平面磨床，可用于替代發動機缸體平面傳統的銑削加工。表面粗糙度為0.86Ra，遠遠低于規定值，這是加工的實際效果之一。（圖源：Dikus Werke 公司）

在對比刀具成本時發現，使用的砂輪由于使用壽命長，每個工件的刀具費用僅為0.018歐元，這個費用只是銑削加工費用的10%。除此之外工件磨削得十分精密，不超過公差值的三分之一。

刀具成本減少90%

通常燃燒室密封面所需的公差值會視之后的缸蓋和兩個構件之間的密封在相互配合中的作用而有意取較小值。而使用平面磨削工藝能夠毫無問題的保持這個公差值。在450mm×250mm 的不連續表面上的平面度最高偏差規定值為0.03mm；而磨削加工可以達到0.01mm。對曲軸軸線的平行度最高偏差規定值為0.05mm；磨削加工同樣可以達到0.01mm。至于波紋度的規定值為0.004/25mm；而加工結果為0.0012/25mm。表面粗糙度的規定值為1.6Ra；而加工結果數值為0.86Ra。

測量儀的探頭記錄了不連續表面（450mm x 250mm）上通過平面磨削所達到的0.01mm 的平面度。而所需的精度為0.03mm。（圖源：Dikus Werke 公司）

特別值得注意的是，波紋度和平面度的規定值，因為這兩個公差值直接影響缸蓋密封墊的使用壽命。對曲軸軸線或者和機油盤的平行度能夠確保凸輪軸的順利驅動以及確保較大的燃燒室和缸蓋的相互配合。

對于機油盤的平行度必須要考慮預加工的、機油盤平面銑削的公差值。這個加工偏差使在磨削加工燃燒室平面時所產生的加工偏差值最小。如有需要還可以將曲軸軸頸作為基準面。

總結如下：在加工發動機缸體頂面時，平面磨削技術相較于常用的銑削技術，平面磨削可以可靠地保持所要求的加工公差，或明顯更優于要求。在磨削加工中，能夠同時實現顯著降低的刀具費用和較高的過程可靠性。