精鏜自動(dòng)補(bǔ)償這一在現(xiàn)代汽車制造業(yè)有著成功應(yīng)用的控制技術(shù)决乎，并以發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔加工為例队询，根據(jù)對(duì)國內(nèi)主流汽車發(fā)動(dòng)機(jī)廠實(shí)際應(yīng)用情況的調(diào)研派桩，分析了企業(yè)在規(guī)劃該工序時(shí)做出的不同工藝選擇。文章還結(jié)合實(shí)例蚌斩，介紹了典型的補(bǔ)償模式铆惑。

　　1 精鏜自動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)

　　(1)概述 

　　精鏜自動(dòng)補(bǔ)償是一項(xiàng)已誕生多年的成熟技術(shù)，是現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)中被稱為“自動(dòng)補(bǔ)調(diào)”的控制技術(shù)中十分重要且很有代表性的一種送膳。在發(fā)動(dòng)機(jī)的主要零部件员魏，如缸體、連桿等的孔加工中得到了較為廣泛的應(yīng)用穆烹。以缸體加工為例乌换，缸孔的精鏜是最重要的工序之一，涉及的尺寸精度和形位誤差將直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量败何。而實(shí)際使用效果表明取阳，若在精鏜工序中增加自動(dòng)補(bǔ)償環(huán)節(jié)，就能顯著提高該工序的運(yùn)行質(zhì)量诺骏，主要反映在以下幾方面：

　」喙蕖①由于自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)可以補(bǔ)償刀具磨損以及溫度和其它不穩(wěn)定因素的影響，且切削刃的補(bǔ)償量能達(dá)到1μm糊扑，故改善添毒、提高工件質(zhì)量的效果明顯。 

　≌撩觥②可以減少調(diào)刀次數(shù)，提高工序效率(尤其是在將半精鏜與精鏜結(jié)合在同一工序里時(shí))柳卒。 

　”勘狻③通過改善機(jī)床性能，可將普通機(jī)床升級(jí)為精密機(jī)床列疗。 

　　(2)精鏜自動(dòng)補(bǔ)償功能的實(shí)現(xiàn) 

　　自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)由隨機(jī)檢測(cè)滑蚯、(信號(hào))反饋補(bǔ)償和具有微調(diào)功能的鏜頭等三部分組成。在發(fā)動(dòng)機(jī)主要零部件中抵栈，除了缸體外告材，在連桿加工中應(yīng)用鏜孔自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)也較多，但補(bǔ)償原理和系統(tǒng)組成是完全相同的古劲。其工作循環(huán)為：鏜刀在加工孔后退出斥赋，由電子塞規(guī)(測(cè)頭)對(duì)工件進(jìn)行測(cè)量；然后測(cè)頭退出产艾，檢測(cè)信息送入測(cè)量?jī)x疤剑，經(jīng)放大和A/D轉(zhuǎn)換后送到補(bǔ)償控制單元，在其中進(jìn)行運(yùn)算后闷堡，做出相應(yīng)的判斷隘膘，若需要實(shí)施補(bǔ)償，就向補(bǔ)償執(zhí)行器發(fā)出相應(yīng)的指令；補(bǔ)償執(zhí)行器可以有不同的形式弯菊，圖 1所示為伺服電機(jī)昵乾，此時(shí)需通過連軸器轉(zhuǎn)換為拉桿的軸向移動(dòng)，有時(shí)還需要配以冷卻液供應(yīng)裝置田蕴；最后歼取，由拉桿產(chǎn)生位移，并通過具有微調(diào)功能的鏜頭(刀)引起鏜刀切削刃(刀尖)的徑向位移寂齐，從而完成鏜孔過程中刀具的自動(dòng)補(bǔ)償绅厘。 

　　在組成系統(tǒng)的三要素中，由測(cè)頭/電子塞規(guī)與測(cè)量?jī)x組成的隨機(jī)檢測(cè)部分其實(shí)與常用的線外檢測(cè)裝置相同肃逐。而在組成(信號(hào))反饋補(bǔ)償系統(tǒng)的控制器缤纽、執(zhí)行單元和輔助部件中，控制器已經(jīng)產(chǎn)品化袄肩，一般由隨機(jī)檢測(cè)的供應(yīng)廠商配套提供讨绝，當(dāng)采用伺服電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)時(shí)，還要配置驅(qū)動(dòng)電源再副。著名的量?jī)x公司MARPOSS就采用這種方式與機(jī)床廠合作脸学，以滿足用戶需要。因此躬拢，在發(fā)動(dòng)機(jī)廠規(guī)劃人員做出的缸孔精鏜自動(dòng)補(bǔ)償?shù)墓に囘x擇中躲履，除了補(bǔ)償?shù)膱?zhí)行方式外，系統(tǒng)三要素中的最后一個(gè)要素——具有微調(diào)功能的鏜頭(刀)的選擇就顯得尤為重要聊闯。必須指出工猜，近年來，上述系統(tǒng)中的測(cè)量?jī)x和補(bǔ)償控制單元已經(jīng)一體化菱蔬，為通用的篷帅、以工控機(jī)為基礎(chǔ)的計(jì)算機(jī)輔助測(cè)量系統(tǒng)所取代(如MARPOSS公司的E9066產(chǎn)品)。 

　　迄今拴泌，在精鏜補(bǔ)償系統(tǒng)中魏身，采用斜楔機(jī)構(gòu)的微調(diào)鏜刀所占比例仍然最大，雖然實(shí)際應(yīng)用中的刀具在具體結(jié)構(gòu)上會(huì)有一些差異蚪腐，乃至拉桿的驅(qū)動(dòng)方式也完全不同箭昵，但其基本工作原理均相同。此類鏜刀如圖2所示削茁。從圖中可見宙枷，其中部的拉桿的前端有一角度很小的斜楔，與斜楔緊密接觸的是一杠桿上部的短柱茧跋，而精鏜刀片就安裝在杠桿下部的前端昏个。這樣蟋扩，當(dāng)拉桿前后移動(dòng)時(shí)，就會(huì)引起刀尖的微小徑向位移乃屈。依據(jù)知悉的斜楔角度和杠桿比南翻，就能建立拉桿的軸向位移量與刀尖徑向位移之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，以實(shí)現(xiàn)量化的刀具微調(diào)兼英。 

　　(3)精鏜自動(dòng)補(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償模式

　　但是绵布，經(jīng)由隨機(jī)檢測(cè)后輸出的測(cè)量信息，又是如何轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的補(bǔ)償指令喳牌，并確定刀尖徑向位移量的呢肪禾？這是通過控制單元(補(bǔ)償控制器)對(duì)檢測(cè)結(jié)果的運(yùn)算、處理玲院，并作出相應(yīng)判斷后向驅(qū)動(dòng)裝置發(fā)出指令來實(shí)現(xiàn)的袁羔。只是運(yùn)算、處理的模式(即執(zhí)行補(bǔ)償?shù)臄?shù)學(xué)模型)必須由用戶的工藝部門淡早、質(zhì)量部門根據(jù)自身情況來決定挠疲。 

　　當(dāng)然，也有一些發(fā)動(dòng)機(jī)廠采用更為簡(jiǎn)單的補(bǔ)償模式醇坝，如在某一生產(chǎn)批量很大的缸體生產(chǎn)線上邑跪，缸孔精鏜采取“強(qiáng)制補(bǔ)償”方式，具體做法是：精鏜刀片每加工10個(gè)孔呼猪，就自動(dòng)補(bǔ)償?shù)毒吣p量1μm画畅。 

　　以上介紹的精鏜補(bǔ)償系統(tǒng)是一種閉環(huán)控制的反饋?zhàn)詣?dòng)補(bǔ)償，但實(shí)際上在汽車宋距、柴油機(jī)等行業(yè)夜赵，真正用于缸孔精鏜工序時(shí)，還有手動(dòng)調(diào)整/補(bǔ)償?shù)哪Ｊ较绺铮疫@種情況不僅存在于國內(nèi)早期建成的發(fā)動(dòng)機(jī)廠，至今還在一些企業(yè)得到應(yīng)用摊腋。建成于上世紀(jì)80年代末的上海大眾發(fā)動(dòng)機(jī)一廠是國內(nèi)最先投產(chǎn)的現(xiàn)代化汽車發(fā)動(dòng)機(jī)廠之一沸版，其缸體生產(chǎn)線是一條全部由組合/專用機(jī)床構(gòu)成的剛性自動(dòng)線，其中的缸孔精鏜工序就采用手動(dòng)補(bǔ)償兴蒸。奇瑞汽車發(fā)動(dòng)機(jī)一廠的一條缸體“剛性”生產(chǎn)線在缸孔加工中也采用了相似的方式视粮。但這并非只是企業(yè)早期的一種工藝選擇，知名的民營企業(yè)吉利汽車公司近幾年建成的3條缸體生產(chǎn)線的缸孔鏜削工序中都具有精鏜補(bǔ)償功能间歌，只是均為“開環(huán)”的手動(dòng)控制胃磷。然而，即使都是“手動(dòng)”控制鹅址，在具體做法上也存在差異裤困。在上海大眾發(fā)動(dòng)機(jī)一廠的缸體線中多蜕，相對(duì)于圖3所示的系統(tǒng)組成，其實(shí)只少了驅(qū)動(dòng)裝置c巡雄。在自動(dòng)線中嘀回，用于全檢的隨機(jī)檢測(cè)量?jī)x和控制單元還是能按預(yù)先設(shè)置的補(bǔ)償要求自動(dòng)給出補(bǔ)償量，只是需要人工操作(一般在機(jī)床控制面板上執(zhí)行)而已夹宏。吉利汽車的模式就要簡(jiǎn)單得多蜜裸，生產(chǎn)線內(nèi)不設(shè)置隨機(jī)檢測(cè)工位，操作人員只是依據(jù)線外設(shè)置的檢具檩耕，根據(jù)在每一個(gè)抽檢周期所得到的測(cè)量結(jié)果來決定補(bǔ)償與否及補(bǔ)償量沧气。具體做法也是先在公差范圍內(nèi)建立一個(gè)警戒(控制)區(qū)域，當(dāng)發(fā)現(xiàn)一個(gè)周期(如1小時(shí))抽檢的1件(或3－5件)的實(shí)測(cè)值(或平均值)超出警戒線后蜒鸣，就人工執(zhí)行補(bǔ)償操作牍懂，調(diào)整到公差的中間值。

　　2 缸孔精鏜的工藝選擇

　　在缸體加工中桐愉，缸孔精鏜是最重要的工序之一财破，涉及的尺寸精度和形位誤差將直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量。因此从诲，企業(yè)在規(guī)劃這道工序時(shí)會(huì)持十分慎重的態(tài)度左痢，既要保證零件的實(shí)物質(zhì)量和工序質(zhì)量，又要結(jié)合產(chǎn)品和企業(yè)的實(shí)際情況而采用最合適的方案系洛。缸孔精鏜的工藝選擇牽涉到加工設(shè)備俊性、鏜削工藝、鏜刀(包括刀片材料描扯、是否帶補(bǔ)償功能等)等諸多因素定页。 

　　在汽車行業(yè)面臨日益激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的大環(huán)境下，企業(yè)加快了產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度绽诚，對(duì)降本增效更加重視典徊，并強(qiáng)化了柔性生產(chǎn)方式。確實(shí)恩够，自上世紀(jì)90年代中期以來卒落，加工中心得到了日益普遍的應(yīng)用，還出現(xiàn)了完全由加工中心組成的自動(dòng)線(包括缸體線)檬撒，但這是否是一種發(fā)展趨勢(shì)呢顺丸？事實(shí)證明，這只是一種可取的模式促军。近年來短即，國際知名的機(jī)床供應(yīng)商和汽車企業(yè)集團(tuán)十分看好并力主優(yōu)先采用“混合型柔性自動(dòng)線”。這是一種組合/專用機(jī)床和加工中心相混合的柔性自動(dòng)線等灾，其優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)效率高宜抓，同時(shí)又具有相當(dāng)?shù)娜嵝灾鄣溃軌蜻m應(yīng)大批量生產(chǎn)和變型產(chǎn)品生產(chǎn)，而投資則相對(duì)較小(由零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工藝分析所決定)蝇盖。在以這種模式加工缸體時(shí)扁奔，缸孔的鏜削工序是由專用機(jī)床承擔(dān)的。而多年前已經(jīng)配置使用的精鏜自動(dòng)補(bǔ)償則進(jìn)一步提高了缸孔精鏜的加工質(zhì)量虎资。不過暖谚，雖然這一措施的有效性已得到確認(rèn)，但作為一種工藝選擇卷雕，企業(yè)在規(guī)劃和實(shí)施時(shí)仍然會(huì)對(duì)經(jīng)濟(jì)性节猿、適用性等各方面加以考慮，最后根據(jù)自身的實(shí)際情況作出決定漫雕。 

　　通過對(duì)國內(nèi)20多家主流汽車發(fā)動(dòng)機(jī)廠(包括柴油機(jī)廠)的60余條缸體生產(chǎn)線的調(diào)查滨嘱，我們對(duì)缸孔精鏜采用的工藝技術(shù)有了比較清晰的了解。在60余條缸體線中浸间，2002年后建成投產(chǎn)的新線占了將近一半(47.5%)太雨，但在這些線中，缸孔鏜削工序采用加工中心的比例增加到45%魁蒜。表明近年來由加工中心組成的柔性自動(dòng)線在發(fā)動(dòng)機(jī)主要零件制造中的應(yīng)用面在擴(kuò)大囊扳。 

　　但是，相對(duì)而言兜看，上述“混合型柔性自動(dòng)線”還是稍占優(yōu)勢(shì)锥咸。按照這種制造方式，缸孔鏜削工序均在專機(jī)上完成细移。事實(shí)上搏予，國內(nèi)在2005年以后建成的多條具有先進(jìn)水平和代表性的缸體線，如東風(fēng)康明斯弧轧、上海通用L850項(xiàng)目隧渠、大眾動(dòng)力總成(上海)、大連柴油機(jī)廠跃览、大眾一汽發(fā)動(dòng)機(jī)(大連)等捏描，均采用了這種模式。 

　　至于帶有缸孔精鏜自動(dòng)補(bǔ)償功能的設(shè)備叹倒，在全部被調(diào)查的60多條生產(chǎn)線中占到54%；其中装呢，當(dāng)缸孔精鏜采用專機(jī)方式加工時(shí)甩芦，帶有此項(xiàng)功能的占64%；而采用加工中心加工時(shí)乌烫，僅有25%的工序具有此項(xiàng)功能练歇。 

　　事實(shí)上楞盼，盡管精鏜自動(dòng)補(bǔ)償是一項(xiàng)已應(yīng)用多年的成熟技術(shù)(過去也被稱作“自動(dòng)補(bǔ)調(diào)”)，但隨著數(shù)控蔑枣、檢測(cè)等相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展锄镜，尤其是處于補(bǔ)償系統(tǒng)核心地位的可微調(diào)鏜桿的改進(jìn)與完善，補(bǔ)償?shù)男芤训玫酱蟠筇岣吆蛿U(kuò)展仿吞，充分體現(xiàn)出這項(xiàng)成熟技術(shù)的不斷進(jìn)步滑频。

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