隨著消費者環(huán)保意識的不斷增強槽悼，以及全球范圍內(nèi)更加嚴格的汽車排放標準的實施颤绕，汽車發(fā)動機行業(yè)的革新層出不窮躏嚎，新材料帶來的好處已經(jīng)突顯纺裁，用于新材料加工的刀具技術(shù)也在不斷發(fā)展诫肠。一直以來，山特維克可樂滿致力于新產(chǎn)品的研發(fā)和新工藝的應(yīng)用欺缘，使得新材料的應(yīng)用成為可能栋豫。

　　為了提高柴油的燃燒效率，減少廢氣排放量谚殊，柴油發(fā)動機缸體需要能夠承受更高的壓力和熱量丧鸯，傳統(tǒng)上用于生產(chǎn)發(fā)動機缸體的灰鑄鐵（GCI）已無法滿足這些新的要求。因此嫩絮，一種名為蠕墨鑄鐵（CGI）的新材料開始得到應(yīng)用丛肢。這種材料主要用于制造發(fā)動機缸體、缸蓋以及大型柴油機卡車的軸承蓋鑄件絮记。

　　蠕墨鑄鐵是從灰鑄鐵到球墨鑄鐵轉(zhuǎn)化過程中產(chǎn)生的一種新材料摔踱，如圖1所示虐先，球狀和蠕狀結(jié)構(gòu)是其主要特征。蠕墨鑄鐵的特點是它同時具備球墨鑄鐵的耐用性與灰口鑄鐵的耐熱性士怒，由于蠕墨鑄鐵的重量比傳統(tǒng)的灰鑄鐵輕一半徘涤，對于汽車來說具有更高的燃料能效。此外眷赂，它可以設(shè)計出壁厚更薄的發(fā)動機缸體想受，一臺裝配好的蠕墨鑄鐵發(fā)動機的重量要比灰鑄鐵發(fā)動機輕9%左右。

圖1 蠕墨鑄鐵是從灰鑄鐵到球墨鑄鐵轉(zhuǎn)化過程中產(chǎn)生的一種新材料屑墓，球狀和蠕狀結(jié)構(gòu)是其主要特征

傳統(tǒng)工藝加工蠕墨鑄鐵存在的問題

　　蠕墨鑄鐵與球墨鑄鐵幾乎同時被發(fā)明谱累，但是蠕墨鑄鐵的大量應(yīng)用卻要晚得多。因為大批量生產(chǎn)蠕墨鑄鐵比較困難奏炸，其合金成分（鎂谒电、鉻、鈦……）的含量必須嚴格控制芹菱。此外冗呀，蠕墨鑄鐵更難加工，其強度和剛度比灰鑄鐵高一倍桩垫，拉伸強度是灰鑄鐵的2～3倍钠锉。在銑削加工中，較高的拉伸強度將轉(zhuǎn)化為較高的切削力西轩，加工蠕墨鑄鐵所需要的加工功率比加工灰鑄鐵要高約15%～25％员舵。

　　山特維克可樂滿在蠕墨鑄鐵發(fā)動機加工上的研究已經(jīng)持續(xù)了很長時間，研究結(jié)果證明藕畔，相對于銑削和鉆削工序马僻，鏜削受到的影響最大。以缸孔加工為例注服，灰鑄鐵缸孔加工大都采用鏜削工藝巫玻，圖2所示為當前常用的缸孔鏜削刀具。該刀具復(fù)合了半精鏜刀和精鏜刀祠汇，半精鏜一般采用陶瓷刀片仍秤，刀具路徑為由外向內(nèi)鏜；精鏜采用CBN刀片可很，刀具路徑為由內(nèi)向外鏜诗力，一個往復(fù)動作完成半精鏜和精鏜加工。圖3比較了CBN刀片在加工不同材料時的表現(xiàn)：加工材料為灰鑄鐵我抠，刀片工作50～70min后的磨損狀態(tài)如圖3a所示苇本；加工材料為蠕墨鑄鐵，刀片工作8min后的磨損狀態(tài)如圖3b所示钾独。我們看到号嵌，僅僅是更換了工件材料楞澳，保持其他參數(shù)不變，CBN刀片的壽命即下降了80％捣雪。觀察用250倍放大鏡拍攝的刃口磨損堡扳，CBN刀片加工蠕墨鑄鐵不僅有塑性變形，還會有化學磨損延懂。由此可見侄脂，CBN刀片并不適用于蠕墨鑄鐵的鏜削加工。

圖2 常用的缸孔鏜削刀具

a. 灰鑄鐵 b. 蠕墨鑄鐵

圖3 用250倍放大鏡拍攝的刃口磨損

　　為什么會產(chǎn)生這樣的差異昵壁？蠕墨鑄鐵的熱傳導(dǎo)率介于灰鑄鐵和球墨鑄鐵之間烫毡，加工時產(chǎn)生的切削熱比灰鑄鐵要高得多，隨著切削刃與工件的接觸（切削過程）坠地，產(chǎn)生的熱量會大量傳遞到刀具中弄萨，切削刃的溫度會非常高，從而帶來各種不利的影響圾纤。因此禁灼，減小切削刃與工件的接觸時間，成為加工蠕墨鑄鐵的考慮因素之一轿曙。

　　因為鏜削工序?qū)龠B續(xù)加工，刀尖與工件保持持續(xù)接觸僻孝，通過前面的分析我們知道导帝，加工蠕墨鑄鐵需要避免長時間接觸以減少熱量傳遞，因此穿铆，若采用灰鑄鐵缸孔鏜削工藝來加工蠕墨鑄鐵您单， 就會帶來上面的結(jié)果，CBN刀片和陶瓷刀片壽命極低荞雏，大概只有灰鑄鐵壽命的10％虐秦。即使換用硬質(zhì)合金刀片或者降低線速度，也不能解決問題凤优。

將鏜削加工轉(zhuǎn)化為銑削加工

　　基于以上分析悦陋，在蠕墨鑄鐵工件的加工中，是否可以把鏜削加工轉(zhuǎn)化為銑削加工筑辨，從而避免刀片的長時間接觸呢俺驶？山特維克可樂滿專門為此開發(fā)了一款全新的高精度長刃立銑刀。銑刀的刀片定位采用鋸齒形設(shè)計殊精，即“i-LOCK”定位协黑。這種設(shè)計的好處是銑刀在工作時，刀片定位安全性極高诽檬，銑刀工作時脏拦，受力后不會產(chǎn)生微小的位移帚孔，配合精磨的鋸齒形結(jié)合面，從而可以保證刀片的位置精度和重復(fù)安裝精度摇昌。

　　同時泉档，這款銑刀的刃口專為切寬小于1mm（或者小于10％Dc）的應(yīng)用而設(shè)計，利用銑刀與工件的微小接觸犬岔，來減小切削熱的傳遞抑希。得益于小切寬作用，產(chǎn)生的切屑厚度也會非常小把赢，配合高精度的刀片和定位設(shè)計勤适，從而保證加工面不會出現(xiàn)接刀痕。

圖4 山特維克可樂滿專門開發(fā)了一款全新的高精度長刃立銑刀

　　蠕墨鑄鐵發(fā)動機缸孔的加工由三個工序組成钝尸，分別是：OP10-粗鏜括享、OP20-精銑和OP30-珩磨。所用機床為主軸為ISO50的雙工作臺臥式加工中心珍促，機床具有4軸聯(lián)動功能铃辖。

　　OP10粗鏜刀借用CM210快進給銑刀（見圖5），鏜刀齒數(shù)Z=5猪叙，主偏角Kr=80°娇斩，粗鏜工序的節(jié)拍是10s。

圖5 OP10：采用CM210快進給銑刀進行粗鏜

　　OP20是高精度長刃立銑刀穴翩，銑刀直徑84mm犬第，刃長156mm。銑刀采用圓弧插補方式加工芒帕，如圖6所示歉嗓，因為刀體及刀片制造的高精度，缸孔表面并沒有接刀痕背蟆，且孔的圓度也可以滿足后續(xù)珩磨的要求鉴分，因此可以省掉缸孔的半精加工工序，直接精銑之后即可以珩磨带膀。

圖6 OP20：高精度長刃立銑刀欣慰，采用圓弧插補方式加工

　　OP30是珩磨工序，如圖7所示诅订。珩磨刀由刀桿內(nèi)部的一套液壓系統(tǒng)控制珩磨條的打開和收縮乔胆，這個液壓系統(tǒng)與機床的冷卻系統(tǒng)是分開的，因此常携，機床會有兩套獨立的液壓系統(tǒng)济季。一般情況下，單個缸孔可以在55～85s之間完成珩磨加工，因為客戶對缸孔表面質(zhì)量的要求有所區(qū)別韭购；加工時間的差別來自于珩磨循環(huán)次數(shù)的多寡权炫，孔的圓度可以控制在0.0016mm以內(nèi)。

圖7 OP30是珩磨工序

結(jié)語

　　蠕墨鑄鐵在發(fā)動機行業(yè)的應(yīng)用才剛剛開始膜狈，隨著新材料加工刀具技術(shù)的不斷發(fā)展岁且，我們看到已經(jīng)有越來越多的用戶開始采用這種材料制造發(fā)動機。

　　山特維克可樂滿一直致力于新產(chǎn)品的研發(fā)和新工藝的應(yīng)用缺沿，致力于使新材料的應(yīng)用成為可能乃楣。本文中蠕墨鑄鐵材料發(fā)動機缸孔加工方案就是山特維克可樂滿與牧野機床合作完成的，目前僅作為非標產(chǎn)品童叠，還未作為標準產(chǎn)品推出框喳，若您對相關(guān)刀具解決方案感興趣，可與山特維克可樂滿聯(lián)系厦坛。

（山特維克可樂滿）

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