【中國(guó)機(jī)床商務(wù)網(wǎng)】導(dǎo)讀：噴油嘴偶件是柴油機(jī)燃油噴射系統(tǒng)中的重要組成部分，噴油嘴噴孔的幾何尺寸是影響燃油系統(tǒng)性能的重要參數(shù)之一。液體擠壓研磨技術(shù)能夠改善噴孔的表面粗糙度，提高噴孔的燃油流速，增大噴孔的流量系數(shù)。因此，液體擠壓研磨技術(shù)在噴油嘴噴孔加工中的應(yīng)用十分普遍。目前，為了適應(yīng)更高的排放法規(guī)要求，需要對(duì)加工后的流量精度進(jìn)行控制，為此，有必要開發(fā)具備在線測(cè)量功能的液體擠壓研磨機(jī)床。
　　
　　課題介紹
　　
　　“精密數(shù)控噴油嘴噴孔液體擠壓研磨機(jī)床的研制”課題旨在開發(fā)一種擠壓研磨機(jī)床，它能夠在對(duì)工件，尤其是噴油嘴、孔板等零件進(jìn)行擠壓研磨加工的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)柴油當(dāng)量流量的在線測(cè)量，并確保流量精度達(dá)到±1%。
　　
　　本課題自實(shí)施兩年多來，已完成了機(jī)床床身結(jié)構(gòu)、夾具、液壓和氣壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，以及電氣系統(tǒng)搭建、系統(tǒng)功能調(diào)試和程序編制等工作，目前正在進(jìn)行工藝試驗(yàn)，調(diào)整工藝參數(shù)和機(jī)床系統(tǒng)參數(shù)，以期進(jìn)一步提高研后流量精度。
　　
　　在線測(cè)量擠壓研磨機(jī)床在噴油嘴噴孔加工中的應(yīng)用
　　
　　1.加工方法介紹
　　
　　在線測(cè)量擠壓研磨機(jī)床能夠在對(duì)工件進(jìn)行擠壓研磨加工的同時(shí)，實(shí)時(shí)測(cè)量加工過程中的當(dāng)量柴油流量。
　　
　　在自動(dòng)擠壓研磨加工過程中，當(dāng)達(dá)到用戶設(shè)定的目標(biāo)流量時(shí)，機(jī)床能自動(dòng)終止加工過程。另外，該設(shè)備也可以進(jìn)行定時(shí)加工或者定量加工。定時(shí)加工是指用戶可以為某一個(gè)或者某一批零件設(shè)置恒定的加工時(shí)間，當(dāng)加工時(shí)間到達(dá)時(shí)，自動(dòng)停止加工過程，此方法適用于對(duì)目標(biāo)流量精度要求不高（若加工前工件初始流量及孔形狀況一致性較好，也能夠得到較高的目標(biāo)流量精度），但需要去除孔口毛刺、提高工件孔壁表面粗糙度以及整體提高孔口流速的加工要求。定量加工是指不論工件初始狀況如何，都要求加工過程中通過孔口的磨料體積量保持一致。這種方法較適用于去除孔口毛刺和提高孔壁粗糙度，一般情況下，較難得到高的目標(biāo)流量精度。

　　
　　在線測(cè)量功能的實(shí)現(xiàn)，實(shí)際上是在加工過程中，實(shí)時(shí)測(cè)量磨料的流量，以此根據(jù)一定的線性關(guān)系（此線性關(guān)系比例值與磨料、工況等有關(guān)）推算出工件的當(dāng)量柴油流量。為此，需要機(jī)床在加工過程中，保證加工回路（磨料回路）出口端的壓力恒定，并在此基礎(chǔ)上，實(shí)時(shí)測(cè)量磨料的流速。當(dāng)改變加工參數(shù)時(shí)，需要重新試加工，標(biāo)定新的比例系數(shù)。
　　
　　2.影響在線測(cè)量結(jié)果的幾個(gè)因素
　　
　　（1）壓力。一般情況下，加工端壓力能夠直接顯著影響磨料流速，在壓力與流量的數(shù)學(xué)關(guān)系中，常有下述近似公式：


　　
　　即流量的二次方與壓力成線性關(guān)系，壓力增大時(shí)，流量將增大；壓力減小，流量將減小。
　　
　　此近似公式較好地反映了壓力與流量的對(duì)應(yīng)關(guān)系，尤其適用于靜態(tài)狀況（即壓力保持恒定）。但在實(shí)際加工過程中，隨著流量的不斷增加，再加上機(jī)械系統(tǒng)各處的不均勻性，若不施以壓力閉環(huán)控制，壓力將會(huì)在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，這將引起流量更大范圍的變化。為此，必須設(shè)置壓力閉環(huán)模塊，保證出口端壓力的恒定。經(jīng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，出口端壓力精度控制在±3‰，響應(yīng)時(shí)間控制在100ms以內(nèi)能夠有效提高測(cè)量精度。
　　
　　（2）溫度。溫度能夠影響磨料的特性，改變切削性能。在針對(duì)溫度的單因素?cái)D壓研磨加工試驗(yàn)中，設(shè)定同樣的目標(biāo)流量和比例系數(shù)，穩(wěn)定加工工藝參數(shù)，得到表1中試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

　　
　　由此可以看出，對(duì)于本試驗(yàn)所用磨料，加工溫度越高，zui終得到的流量值越小，并且在溫度較低時(shí)，影響更為劇烈。因此，為盡量減小溫度對(duì)zui終精度的影響，有必要添加循環(huán)冷卻模塊，保證加工過程中溫度基本一致。
　　
　　（3）工件。工件的材料和孔形以及被加工孔的形態(tài)都能直接影響測(cè)量精度。不同的材料擁有不同的特性，同一磨料對(duì)不同材料工件進(jìn)行加工時(shí)，所產(chǎn)生的切削力不同。孔口的形狀，例如圓度、圓柱度和毛刺狀況都能給在線測(cè)量帶來不確定因素或不穩(wěn)定因素。另外，被加工孔的形態(tài)會(huì)影響磨料的實(shí)際流動(dòng)特性，也會(huì)影響zui終的測(cè)量精度。

　　
　　3.試加工報(bào)告
　　
　　經(jīng)過多次對(duì)機(jī)床的調(diào)整和對(duì)工藝參數(shù)的優(yōu)化，目前，對(duì)噴油嘴噴孔的擠壓研磨加工，能將目標(biāo)流量精度控制在±1％。試驗(yàn)報(bào)告數(shù)據(jù)見表2。

　　
　　由此可見，被加工噴油嘴（P818）的初始流量均值為0.973L/min，散差9.87％，擠研加工結(jié)束后，均值為1.149L/min，散差1.57%，其中，上偏差0.783%，下偏差0.783%，整體提高量18.07%。
　　
　　階段性成果總結(jié)
　　
　　本課題自實(shí)施兩年以來，已完成了樣機(jī)搭建、機(jī)電聯(lián)調(diào)工作，目前正在進(jìn)行精度調(diào)整。主要階段性成果如下：
　　
　　1.樣機(jī)搭建
　　
　　機(jī)械部分主要包含整體框架、動(dòng)力部分、氣動(dòng)部分、液壓部分和電氣控制部分，其中，關(guān)鍵部件磨料缸的設(shè)計(jì)和裝配，經(jīng)試驗(yàn)測(cè)試，密封性和同軸性良好。
　　
　　2.擠壓研磨壓力閉環(huán)控制
　　
　　針對(duì)壓力對(duì)zui終測(cè)量精度有顯著影響的問題，設(shè)計(jì)了出口端壓力PID調(diào)節(jié)，并在動(dòng)力源和磨料缸端安裝壓力傳感器，編制相關(guān)處理程序，縮短響應(yīng)時(shí)間。目前，自動(dòng)擠壓研磨過程中，壓力精度能達(dá)到±3‰，壓力穩(wěn)定時(shí)間3s。
　　
　　3.在線流量的測(cè)量
　　
　　在具備擠壓研磨加工的同時(shí)，實(shí)時(shí)采集、分析磨料流量動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，并反饋到操作面板，達(dá)到設(shè)定值時(shí)自動(dòng)終止加工。目前，目標(biāo)流量精度控制在±1％。

　　（文章來源：弗戈工業(yè)在線）