在線測量擠壓研磨機床在噴油嘴噴孔加工中的應用介紹
2013年10月10日 11:25點擊：1455作者：默認來源：>>進入該公司展臺
【中國機床商務網】導讀：噴油嘴偶件是柴油機燃油噴射系統中的重要組成部分，噴油嘴噴孔的幾何尺寸是影響燃油系統性能的重要參數之一。液體擠壓研磨技術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。因此，液體擠壓研磨技術在噴油嘴噴孔加工中的應用十分普遍。目前，為了適應更高的排放法規要求，需要對加工后的流量精度進行控制，為此，有必要開發具備在線測量功能的液體擠壓研磨機床。
課題介紹
“精密數控噴油嘴噴孔液體擠壓研磨機床的研制”課題旨在開發一種擠壓研磨機床，它能夠在對工件，尤其是噴油嘴、孔板等零件進行擠壓研磨加工的同時，實現柴油當量流量的在線測量，并確保流量精度達到±1%。
本課題自實施兩年多來，已完成了機床床身結構、夾具、液壓和氣壓系統的設計，以及電氣系統搭建、系統功能調試和程序編制等工作，目前正在進行工藝試驗，調整工藝參數和機床系統參數，以期進一步提高研后流量精度。
在線測量擠壓研磨機床在噴油嘴噴孔加工中的應用
1.加工方法介紹
在線測量擠壓研磨機床能夠在對工件進行擠壓研磨加工的同時，實時測量加工過程中的當量柴油流量。
在自動擠壓研磨加工過程中，當達到用戶設定的目標流量時，機床能自動終止加工過程。另外，該設備也可以進行定時加工或者定量加工。定時加工是指用戶可以為某一個或者某一批零件設置恒定的加工時間，當加工時間到達時，自動停止加工過程，此方法適用于對目標流量精度要求不高（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，較難得到高的目標流量精度。
在線測量功能的實現，實際上是在加工過程中，實時測量磨料的流量，以此根據一定的線性關系（此線性關系比例值與磨料、工況等有關）推算出工件的當量柴油流量。為此，需要機床在加工過程中，保證加工回路（磨料回路）出口端的壓力恒定，并在此基礎上，實時測量磨料的流速。當改變加工參數時，需要重新試加工，標定新的比例系數。
2.影響在線測量結果的幾個因素
（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，在壓力與流量的數學關系中，常有下述近似公式：
即流量的二次方與壓力成線性關系，壓力增大時，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應關系，尤其適用于靜態狀況（即壓力保持恒定）。但在實際加工過程中，隨著流量的不斷增加，再加上機械系統各處的不均勻性，若不施以壓力閉環控制，壓力將會在一定范圍內波動，這將引起流量更大范圍的變化。為此，必須設置壓力閉環模塊，保證出口端壓力的恒定。經試驗發現，出口端壓力精度控制在±3‰，響應時間控制在100ms以內能夠有效提高測量精度。
（2）溫度。溫度能夠影響磨料的特性，改變切削性能。在針對溫度的單因素擠壓研磨加工試驗中，設定同樣的目標流量和比例系數，穩定加工工藝參數，得到表1中試驗數據。
由此可以看出，對于本試驗所用磨料，加工溫度越高，zui終得到的流量值越小，并且在溫度較低時，影響更為劇烈。因此，為盡量減小溫度對zui終精度的影響，有必要添加循環冷卻模塊，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都能直接影響測量精度。不同的材料擁有不同的特性，同一磨料對不同材料工件進行加工時，所產生的切削力不同。孔口的形狀，例如圓度、圓柱度和毛刺狀況都能給在線測量帶來不確定因素或不穩定因素。另外，被加工孔的形態會影響磨料的實際流動特性，也會影響zui終的測量精度。
3.試加工報告
經過多次對機床的調整和對工藝參數的優化，目前，對噴油嘴噴孔的擠壓研磨加工，能將目標流量精度控制在±1％。試驗報告數據見表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
本課題自實施兩年以來，已完成了樣機搭建、機電聯調工作，目前正在進行精度調整。主要階段性成果如下：
1.樣機搭建
機械部分主要包含整體框架、動力部分、氣動部分、液壓部分和電氣控制部分，其中，關鍵部件磨料缸的設計和裝配，經試驗測試，密封性和同軸性良好。
2.擠壓研磨壓力閉環控制
針對壓力對zui終測量精度有顯著影響的問題，設計了出口端壓力PID調節，并在動力源和磨料缸端安裝壓力傳感器，編制相關處理程序，縮短響應時間。目前，自動擠壓研磨過程中，壓力精度能達到±3‰，壓力穩定時間3s。
3.在線流量的測量
在具備擠壓研磨加工的同時，實時采集、分析磨料流量動態數據，并反饋到操作面板，達到設定值時自動終止加工。目前，目標流量精度控制在±1％。
（文章來源：弗戈工業在線）
課題介紹
“精密數控噴油嘴噴孔液體擠壓研磨機床的研制”課題旨在開發一種擠壓研磨機床，它能夠在對工件，尤其是噴油嘴、孔板等零件進行擠壓研磨加工的同時，實現柴油當量流量的在線測量，并確保流量精度達到±1%。
本課題自實施兩年多來，已完成了機床床身結構、夾具、液壓和氣壓系統的設計，以及電氣系統搭建、系統功能調試和程序編制等工作，目前正在進行工藝試驗，調整工藝參數和機床系統參數，以期進一步提高研后流量精度。
在線測量擠壓研磨機床在噴油嘴噴孔加工中的應用
1.加工方法介紹
在線測量擠壓研磨機床能夠在對工件進行擠壓研磨加工的同時，實時測量加工過程中的當量柴油流量。
在自動擠壓研磨加工過程中，當達到用戶設定的目標流量時，機床能自動終止加工過程。另外，該設備也可以進行定時加工或者定量加工。定時加工是指用戶可以為某一個或者某一批零件設置恒定的加工時間，當加工時間到達時，自動停止加工過程，此方法適用于對目標流量精度要求不高（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，較難得到高的目標流量精度。
在線測量功能的實現，實際上是在加工過程中，實時測量磨料的流量，以此根據一定的線性關系（此線性關系比例值與磨料、工況等有關）推算出工件的當量柴油流量。為此，需要機床在加工過程中，保證加工回路（磨料回路）出口端的壓力恒定，并在此基礎上，實時測量磨料的流速。當改變加工參數時，需要重新試加工，標定新的比例系數。
2.影響在線測量結果的幾個因素
（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，在壓力與流量的數學關系中，常有下述近似公式：
即流量的二次方與壓力成線性關系，壓力增大時，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應關系，尤其適用于靜態狀況（即壓力保持恒定）。但在實際加工過程中，隨著流量的不斷增加，再加上機械系統各處的不均勻性，若不施以壓力閉環控制，壓力將會在一定范圍內波動，這將引起流量更大范圍的變化。為此，必須設置壓力閉環模塊，保證出口端壓力的恒定。經試驗發現，出口端壓力精度控制在±3‰，響應時間控制在100ms以內能夠有效提高測量精度。
（2）溫度。溫度能夠影響磨料的特性，改變切削性能。在針對溫度的單因素擠壓研磨加工試驗中，設定同樣的目標流量和比例系數，穩定加工工藝參數，得到表1中試驗數據。
由此可以看出，對于本試驗所用磨料，加工溫度越高，zui終得到的流量值越小，并且在溫度較低時，影響更為劇烈。因此，為盡量減小溫度對zui終精度的影響，有必要添加循環冷卻模塊，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都能直接影響測量精度。不同的材料擁有不同的特性，同一磨料對不同材料工件進行加工時，所產生的切削力不同。孔口的形狀，例如圓度、圓柱度和毛刺狀況都能給在線測量帶來不確定因素或不穩定因素。另外，被加工孔的形態會影響磨料的實際流動特性，也會影響zui終的測量精度。
3.試加工報告
經過多次對機床的調整和對工藝參數的優化，目前，對噴油嘴噴孔的擠壓研磨加工，能將目標流量精度控制在±1％。試驗報告數據見表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
本課題自實施兩年以來，已完成了樣機搭建、機電聯調工作，目前正在進行精度調整。主要階段性成果如下：
1.樣機搭建
機械部分主要包含整體框架、動力部分、氣動部分、液壓部分和電氣控制部分，其中，關鍵部件磨料缸的設計和裝配，經試驗測試，密封性和同軸性良好。
2.擠壓研磨壓力閉環控制
針對壓力對zui終測量精度有顯著影響的問題，設計了出口端壓力PID調節，并在動力源和磨料缸端安裝壓力傳感器，編制相關處理程序，縮短響應時間。目前，自動擠壓研磨過程中，壓力精度能達到±3‰，壓力穩定時間3s。
3.在線流量的測量
在具備擠壓研磨加工的同時，實時采集、分析磨料流量動態數據，并反饋到操作面板，達到設定值時自動終止加工。目前，目標流量精度控制在±1％。
（文章來源：弗戈工業在線）
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