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专题介绍
汽车增压器涡轮转子磨削生产线
2017-04-03 16:08:00
 

      涡轮增压器最核心的零部件是涡轮转子,其主要工作特点是:高温工作(柴油机排温550-800℃,汽油机排温850-1100℃);高速运转(转速最高至 三十万转/分);工况多变(车用最为典型)将造成涡轮转子的运转转速急剧变化,其工作力学环境也非常恶劣。这些工作特点都对涡轮转子的可靠性提出了非常高的要求。

                
                               加工涡轮转子轴和叶轮是一个多工序的操作,通常对于直径在54毫米以下的涡轮,其轴是通过其末端定位栓定位进行精加工和磨削来完成的,叶轮是通过定位中心轴孔来进行加工的。此后轴和叶轮通过电子束焊焊接在一起完成一次装配。对于尺寸再大一些直到112毫米的涡轮,其轴在经过精车后通过摩擦焊的方式焊接到涡 轮上,然后再夹持在顶尖中进行精磨。
      接下来的两个工序为磨削单个或多个槽以及精磨叶轮子午面。对于较小的轿车用的零件,这种加工可以采用传统的氧化铝砂轮进行一次切入磨削来完成,砂轮修型器为全型面的金刚石滚轮。这种方法相对来说比较慢,因为需要频繁地对砂轮进行修整,通常完成三个工件的磨削就要对砂轮修型一次,每次砂轮修型量在0.05毫米左右,砂轮非工作时间太多。另一个需要考虑的因素是,每一种不同的型面的砂轮都需要一种全型面的金刚石滚轮。砂轮更换以及滚轮型面改变都将大大增加工件的整个生产节拍以及其工具(砂轮和修型滚轮)成本。                    

      英国柯蒂斯机床公司(CMT公司)的方法是使用超级研磨陶瓷CBN砂轮来磨削叶子午面,电镀CBN完整成形砂轮来磨槽。通常磨削叶轮时,会采用单边圆角砂轮,其园弧半径比叶轮子午面最小弧度小0.5毫米左右。在机床采用单点接触摆转式修型盘在X、Z方向上通过插补运动来修整陶瓷CBN砂轮型面。对于不同形状的叶轮,其加工程序可以储存在数控系统中,并可通过控制系统上的用户界面自动调用。利用X、Z轴的插补运动,可以加工出叶轮外型面的轮廓。砂轮线速度高,可达100米/秒,采用硬度更大的砂轮,这样修型频率可降低至40-50个工件修型一次,每次修型去除量在0.005毫米左右。磨槽采用电镀式CBN砂轮,进行切入式磨削。此过程无法进行砂轮修型,当砂轮CBN电镀层磨损耗尽时,可以将砂轮运回制造商进行重新电镀。

                    

      对于低产量或初始化生产,上述两个工序可以结合在一台机床上进行。这时工件需要进行两次装夹,通常是先磨削槽,因为此时工件在叶轮端没有顶尖(可以支撑定 位),在磨槽的砂轮型面上有一个60度的斜面,可以在叶轮端加工出一个小顶尖,采用顶尖来定位。因为没有推力,对于工件来说该顶尖的强度足以进行快速磨 削。

      对于大批量生产,上述各个工序应该在各自的机床上进行。在提供单机磨削方案的同时,CMT公司凭借着其多年制造磨床的经验及出色的自动化集成能力,专门为增压器行业开发了一条世界上最先进的转子生产线。生产线集成了从转子焊接前到转子精加工动平衡后的所有工序,其中包括:

电子束焊 → 激光打标 → 二维码读取 → 槽磨削 → 子午面磨削 → 滚研 →去毛刺 → 清洗烘干 → 光学测量 → 动平衡

      转子生产线的出现不仅带来了自动化生产,还更重要的是缩短了加工节拍和提高了经济效益。该类生产线已经在博格华纳公司、IHI公司和MHI公司投入使用。

                                               

典型加工

实例一

工件

乘用车涡轮转子直径46mm

工件材质:镍钼合金

机床

CMT转子自动生产线

加工时间

35秒

                            
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