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      專題介紹
      汽車增壓器渦輪轉子磨削生產線
      2017-04-03 16:08:00
       

            渦輪增壓器最核心的零部件是渦輪轉子,其主要工作特點是:高溫工作(柴油機排溫550-800℃,汽油機排溫850-1100℃);高速運轉(轉速最高至 三十萬轉/分);工況多變(車用最為典型)將造成渦輪轉子的運轉轉速急劇變化,其工作力學環境也非常惡劣。這些工作特點都對渦輪轉子的可靠性提出了非常高的要求。

                      
                                     加工渦輪轉子軸和葉輪是一個多工序的操作,通常對于直徑在54毫米以下的渦輪,其軸是通過其末端定位栓定位進行精加工和磨削來完成的,葉輪是通過定位中心軸孔來進行加工的。此后軸和葉輪通過電子束焊焊接在一起完成一次裝配。對于尺寸再大一些直到112毫米的渦輪,其軸在經過精車后通過摩擦焊的方式焊接到渦 輪上,然后再夾持在頂尖中進行精磨。
            接下來的兩個工序為磨削單個或多個槽以及精磨葉輪子午面。對于較小的轎車用的零件,這種加工可以采用傳統的氧化鋁砂輪進行一次切入磨削來完成,砂輪修型器為全型面的金剛石滾輪。這種方法相對來說比較慢,因為需要頻繁地對砂輪進行修整,通常完成三個工件的磨削就要對砂輪修型一次,每次砂輪修型量在0.05毫米左右,砂輪非工作時間太多。另一個需要考慮的因素是,每一種不同的型面的砂輪都需要一種全型面的金剛石滾輪。砂輪更換以及滾輪型面改變都將大大增加工件的整個生產節拍以及其工具(砂輪和修型滾輪)成本。                    

            英國柯蒂斯機床公司(CMT公司)的方法是使用超級研磨陶瓷CBN砂輪來磨削葉子午面,電鍍CBN完整成形砂輪來磨槽。通常磨削葉輪時,會采用單邊圓角砂輪,其園弧半徑比葉輪子午面最小弧度小0.5毫米左右。在機床采用單點接觸擺轉式修型盤在X、Z方向上通過插補運動來修整陶瓷CBN砂輪型面。對于不同形狀的葉輪,其加工程序可以儲存在數控系統中,并可通過控制系統上的用戶界面自動調用。利用X、Z軸的插補運動,可以加工出葉輪外型面的輪廓。砂輪線速度高,可達100米/秒,采用硬度更大的砂輪,這樣修型頻率可降低至40-50個工件修型一次,每次修型去除量在0.005毫米左右。磨槽采用電鍍式CBN砂輪,進行切入式磨削。此過程無法進行砂輪修型,當砂輪CBN電鍍層磨損耗盡時,可以將砂輪運回制造商進行重新電鍍。

                          

            對于低產量或初始化生產,上述兩個工序可以結合在一臺機床上進行。這時工件需要進行兩次裝夾,通常是先磨削槽,因為此時工件在葉輪端沒有頂尖(可以支撐定 位),在磨槽的砂輪型面上有一個60度的斜面,可以在葉輪端加工出一個小頂尖,采用頂尖來定位。因為沒有推力,對于工件來說該頂尖的強度足以進行快速磨 削。

            對于大批量生產,上述各個工序應該在各自的機床上進行。在提供單機磨削方案的同時,CMT公司憑借著其多年制造磨床的經驗及出色的自動化集成能力,專門為增壓器行業開發了一條世界上最先進的轉子生產線。生產線集成了從轉子焊接前到轉子精加工動平衡后的所有工序,其中包括:

      電子束焊 → 激光打標 → 二維碼讀取 → 槽磨削 → 子午面磨削 → 滾研 →去毛刺 → 清洗烘干 → 光學測量 → 動平衡

            轉子生產線的出現不僅帶來了自動化生產,還更重要的是縮短了加工節拍和提高了經濟效益。該類生產線已經在博格華納公司、IHI公司和MHI公司投入使用。

                                                     

      典型加工

      實例一

      工件

      乘用車渦輪轉子直徑46mm

      工件材質:鎳鉬合金

      機床

      CMT轉子自動生產線

      加工時間

      35秒

                                  
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      航空發動機通流核心部件加工技術
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