1精鏜自動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)

　　（1）概述

　　在缸體加工中，缸孔精鏜是重要的工序之一，涉及的尺寸和形位誤差，將直接影響到發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量。因此，企業(yè)在規(guī)劃這道工序時(shí)，會(huì)持十分慎重的態(tài)度，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)際情況采用適合的方案。缸孔精鏜的工藝選擇牽涉到加工設(shè)備、鏜削工藝、鏜刀（包括刀片材料、是否帶補(bǔ)償功能等）等諸多因素。

　　近年來(lái)，國(guó)際的機(jī)床供應(yīng)廠商和汽車企業(yè)集團(tuán)很看好并力主優(yōu)先采用的是"混合型柔性自動(dòng)線",即一種組合/專用機(jī)床和加工中心相混合的柔性線，其優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)效率高，同時(shí)又具有相當(dāng)?shù)娜嵝裕軌蜻m合大批量生產(chǎn)和變型產(chǎn)品生產(chǎn)。在以這種模式加工缸體時(shí)，缸孔的鏜削工序是由專用機(jī)床承擔(dān)的。

　　與此同時(shí)，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。只是這一措施的有效性雖然得到確認(rèn)，但作為一種工藝選擇，企業(yè)在規(guī)劃和實(shí)施時(shí)仍會(huì)出于經(jīng)濟(jì)性、適用性等各方面的考慮，根據(jù)自身的實(shí)際情況做出決定。

　　（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)、（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，除了缸體外，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。其工作循環(huán)為：鏜刀在加工孔后退出，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，檢測(cè)信息送入測(cè)量?jī)x，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，做出相應(yīng)的判斷，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，圖1所示為伺服電機(jī)，此時(shí)需通過(guò)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；，由拉桿產(chǎn)生位移，并通過(guò)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，從而完成鏜孔過(guò)程中刀具的自動(dòng)補(bǔ)償。

　　精鏜自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)其工作循環(huán)為：鏜刀在加工孔后退出，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，檢測(cè)信息送入測(cè)量?jī)x，經(jīng)放大和A/D轉(zhuǎn)換后即進(jìn)到補(bǔ)償控制單元，在其中進(jìn)行運(yùn)算后，做出相應(yīng)的判斷，若需要實(shí)施補(bǔ)償，就發(fā)出相應(yīng)的指令給補(bǔ)償執(zhí)行器；補(bǔ)償執(zhí)行器可以有不同的形式，圖3所示的為伺服電機(jī)，此時(shí)需通過(guò)連軸器轉(zhuǎn)換為拉桿的軸向移動(dòng)，有時(shí)還需配以冷卻液供應(yīng)裝置；，由拉桿產(chǎn)生位移，并通過(guò)具有微調(diào)功能的鏜頭（刀）引起鏜刀的切削刃（刀尖）的徑向位移，從而完成了鏜孔過(guò)程中刀具的自動(dòng)補(bǔ)償。

　　在構(gòu)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。而在組成（信號(hào)）反饋補(bǔ)償系統(tǒng)的控制器、執(zhí)行單元和輔助部件中，控制器已經(jīng)產(chǎn)品化，一般由隨機(jī)檢測(cè)的供應(yīng)廠商配套提供。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)，還配以驅(qū)動(dòng)電源。

　　（3）精鏜自動(dòng)補(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償模式

　　眾所周知，連桿大、小頭孔的半精鏜、精鏜基本上都是采用專機(jī)加工方式，而缸孔則不然，從前文中的介紹可知，近年來(lái)選擇加工中心的比例已超過(guò)四成。但另一個(gè)顯見(jiàn)的事實(shí)是這種情況下配備精鏜自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)的才占四分之一，遠(yuǎn)低于采用專機(jī)加工時(shí)的近三分之二。原因何在？

　　從技術(shù)層面看，這是與加工中心的剛性普遍不如專用機(jī)床，實(shí)現(xiàn)刀尖補(bǔ)償?shù)倪^(guò)程較為復(fù)雜，使用效果遜于專機(jī)有關(guān)。

　　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，如在某一生產(chǎn)批量很大的缸體生產(chǎn)線上，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，就自動(dòng)補(bǔ)償?shù)毒吣p量1μm.

　　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、柴油機(jī)等行業(yè)，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剑疫@種情況不僅存在于國(guó)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。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(guó)內(nèi)投產(chǎn)的現(xiàn)代化汽車發(fā)動(dòng)機(jī)廠之一，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。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。但這并非只是企業(yè)早期的一種工藝選擇，的民營(yíng)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，只是均為"開(kāi)環(huán)"的手動(dòng)控制。然而，即使都是"手動(dòng)"控制，在具體做法上也存在差異。在上海大眾發(fā)動(dòng)機(jī)一廠的缸體線中，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.在自動(dòng)線中，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。吉利汽車的模式就要簡(jiǎn)單得多，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，根據(jù)在每一個(gè)抽檢周期所得到的測(cè)量結(jié)果來(lái)決定補(bǔ)償與否及補(bǔ)償量。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，就人工執(zhí)行補(bǔ)償操作，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，缸孔精鏜是重要的工序之一，涉及的尺寸和形位誤差將直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量。因此，企業(yè)在規(guī)劃這道工序時(shí)會(huì)持十分慎重的態(tài)度，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)際情況而采用合適的方案。缸孔精鏜的工藝選擇牽涉到加工設(shè)備、鏜削工藝、鏜刀（包括刀片材料、是否帶補(bǔ)償功能等）等諸多因素。

　　近年來(lái)，國(guó)際的機(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，其優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)效率高，同時(shí)又具有相當(dāng)?shù)娜嵝裕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）。在以這種模式加工缸體時(shí)，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。不過(guò)，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，企業(yè)在規(guī)劃和實(shí)施時(shí)仍然會(huì)對(duì)經(jīng)濟(jì)性、適用性等各方面加以考慮，根據(jù)自身的實(shí)際情況作出決定。

　　通過(guò)對(duì)國(guó)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，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，2002年后建成投產(chǎn)的新線占了將近一半（47.5%），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%.表明近年來(lái)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。

　　但是，相對(duì)而言，上述"混合型柔性自動(dòng)線"還是稍占優(yōu)勢(shì)。按照這種制造方式，缸孔鏜削工序均在專機(jī)上完成。事實(shí)上，國(guó)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、上海通用L850項(xiàng)目、大眾動(dòng)力總成（上海）、大連柴油機(jī)廠、大眾一汽發(fā)動(dòng)機(jī)（大連）等，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，在全部被調(diào)查的60多條生產(chǎn)線中占到54%;其中，當(dāng)缸孔精鏜采用專機(jī)方式加工時(shí)，帶有此項(xiàng)功能的占64%;而采用加工中心加工時(shí)，僅有25%的工序具有此項(xiàng)功能。

　　事實(shí)上，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(guò)去也被稱作"自動(dòng)補(bǔ)調(diào)"），但隨著數(shù)控、檢測(cè)等相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展，尤其是處于補(bǔ)償系統(tǒng)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，充分體現(xiàn)出這項(xiàng)成熟技術(shù)的不斷進(jìn)步。