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涂層式汽缸孔是當前發動機構造的趨勢，瓦爾特使用特制的毛化刀具可以簡化表面預加工流程。

2015-11-16 來源：數控機床市場網作者：瓦爾特

汽缸孔毛化刀具簡化表面預加工流程 用于高品質的乘用車發動機的加工

涂層式汽缸孔是當前發動機構造的趨勢，引起它們能改善乘用車的壽命周期評估。對于優質涂層而言，確保最佳的表面制備是關鍵所在。而其核心加工工藝是特制的毛化刀具的使用。總部位于德國圖賓根的瓦爾特公司使用裝有單刃PCD刀片鏜桿的理念。

汽車制造廠正在進行各種調整和細化，讓汽車變得越來越環保。作為優化的，他們還把重點放在發動機缸體上。灰口鑄鐵正在被輕金屬鑄件取代。發動機輕量化，降低燃油消耗，減少二氧化碳排放，但是由于缸孔-活塞環摩擦副的質量要求，灰口鑄鐵襯套仍用于鋁制發動機缸體中，但時間不會太長。就是這種久經證明的材料也不得不另找出路。它正在被涂層取代。灰口鑄鐵襯套壁厚為3～4毫米，但涂層厚度只有它的十分之一。由于采用涂層技術，車用四缸發動機不久變窄25～30毫米。這種節省空間只是一個方面。這種新型的涂層有更好的耐磨性能。也就是說，進入燃燒室的潤滑油將減少，從而減少有害氣體的排放。

優質涂層要求必須對基材進行細致的預處理。這主要用于承受大應力的汽缸內壁。傳統的預處理方法是噴水或噴砂處理。在高壓條件下，預加工的汽缸表面被涂成月白色（lunar landscape），以此為涂層金屬提供良好的附著表面。但是，噴砂技術也存在著一定的缺陷：系統屬于成本密集型系統，要求的空間大，內部物流成本較高。另外，在生產中水和金剛砂是被認為有問題的介質。例如，金剛砂要求后續大量的零件清潔工作。所以可替換的方案因此而生：使用成型的孔加工刀具或粗加工刀具進行機械加工。如果采用這種方法，曲軸箱就可以保留在前序粗鏜汽缸孔的加工中心上了。使用這把非標刀具只是在眾多工藝中的一道附加加工工藝，并且可輕松融入生產線中，工藝大大簡化。

這類非標刀具可使用多種切實可行的方法。圖賓根瓦爾特汽車零件經理兼曲軸箱加工負責人Burkhard Krauß說，他們依靠可靠的單刃鏜桿，單刃指的是鏜桿只配有一個切削刀片。采用PCD材質，很精密，有很多獨立切削刃口，可加工成汽缸表面上帶凹槽的輪廓。與螺紋一樣，刀具在整個曲軸箱上開一道燕尾形凹槽。凹槽寬度范圍為120～180微米，深度范圍為60～130微米。凹痕很重要，通過凹痕，保持涂層金屬粘附牢固。布克哈德•克勞斯指出，當今常用的涂層工藝（例如APS、PTWA和LDS）要求不同的輪廓或切削刀片，瓦爾特能提供所有產品。瓦爾特具有多年的PCD技術經驗，能快速提供定制的解決方案。

簡單可靠

在曲軸箱專家看來，只用一個切削刀片的刀具有一個很大的優勢：“調整比兩刃、三刃或四刃鉆頭容易得多。我們只要調整刀具直徑，工件其他要求由切削刀片保證。這種操作即輕松，又節省了很多時間，也可保證工藝過程的可靠性。”因此，單個PCD齒做成不同高度，有不同的傾斜角度。采用這種設計，他們可循序漸進切削成要求的輪廓。重要注意事項：一個切削刀片可切削成整個輪廓，堪比絲錐的切削部分。

采用多刃解決方案，輪廓沿著不同切削刀片劃分。這需要徑向和軸向精準調整，相互對齊。如果想要精密外形輪廓，這可不是一件容易的事情。如果發現調整精度不夠，存在輪廓誤切的風險。在這種情況下，附著功能馬上喪失，工作期間涂層會自行脫落。這對生產來說是一種重大災難，因為不管已經完成了多少成本密集型工藝過程，相關曲軸箱必須報廢。

微米級公差

生產精致切削刀片要求極為嚴格。基材采用硬質合金本體，上面焊接PCD片。用最細的絲通過線切割方式加工成齒型。零件經理強調，此項工藝需要很多技巧和豐富經驗。細絲就是一個挑戰：一方面，它承受一個不能忽略的推力，另一方面，它的直徑受生產輪廓的限制。質量通過先進的測量顯微鏡得到保障，在顯微鏡下將目標與實際輪廓進行比較。

原則上，用類似方式檢查曲軸箱生產的質量。加工完最后一個汽缸內壁后，通常在生產線上安裝一臺攝像機，以監視PCD鉆點的狀況。布克哈德•克勞斯說，如果加工后切削刀片上的所有齒都很完整，那么汽缸表面的加工合格。

當今，機械預加工特別用于優質涂層。但是，專家認為中小型轎車遲早會采用這種方法，并配備涂層曲軸箱。隨著數量增加，最終珩磨前采用一定幾何形狀的切削刃口加工涂層也日益成為一個突出問題。瓦爾特正在全面開展這方面的實驗。