汽缸孔毛化刀具简化表面预加工流程

涂层式汽缸孔是当前发动机构造的趋势，引起它们能改善乘用车的寿命周期评估。对于优质涂层而言，确保最佳的表面制备是关键所在。而其核心加工工艺是特制的毛化刀具的使用。总部位于德国图宾根的瓦尔特公司使用装有单刃PCD刀片镗杆的理念。

汽车制造厂正在进行各种调整和细化，让汽车变得越来越环保。作为优化的，他们还把重点放在发动机缸体上。灰口铸铁正在被轻金属铸件取代。发动机轻量化，降低燃油消耗，减少二氧化碳排放，但是由于缸孔-活塞环摩擦副的质量要求，灰口铸铁衬套仍用于铝制发动机缸体中，但时间不会太长。就是这种久经证明的材料也不得不另找出路。它正在被涂层取代。灰口铸铁衬套壁厚为3～4毫米，但涂层厚度只有它的十分之一。由于采用涂层技术，车用四缸发动机不久变窄25～30毫米。这种节省空间只是一个方面。这种新型的涂层有更好的耐磨性能。也就是说，进入燃烧室的润滑油将减少，从而减少有害气体的排放。

优质涂层要求必须对基材进行细致的预处理。这主要用于承受大应力的汽缸内壁。传统的预处理方法是喷水或喷砂处理。在高压条件下，预加工的汽缸表面被涂成月白色（lunar landscape），以此为涂层金属提供良好的附着表面。但是，喷砂技术也存在着一定的缺陷：系统属于成本密集型系统，要求的空间大，内部物流成本较高。另外，在生产中水和金刚砂是被认为有问题的介质。例如，金刚砂要求后续大量的零件清洁工作。所以可替换的方案因此而生：使用成型的孔加工刀具或粗加工刀具进行机械加工。如果采用这种方法，曲轴箱就可以保留在前序粗镗汽缸孔的加工中心上了。使用这把非标刀具只是在众多工艺中的一道附加加工工艺，并且可轻松融入生产线中，工艺大大简化。

这类非标刀具可使用多种切实可行的方法。图宾根瓦尔特汽车零件经理兼曲轴箱加工负责人Burkhard Krauß说，他们依靠可靠的单刃镗杆，单刃指的是镗杆只配有一个切削刀片。采用PCD材质，很精密，有很多独立切削刃口，可加工成汽缸表面上带凹槽的轮廓。与螺纹一样，刀具在整个曲轴箱上开一道燕尾形凹槽。凹槽宽度范围为120～180微米，深度范围为60～130微米。凹痕很重要，通过凹痕，保持涂层金属粘附牢固。布克哈德·克劳斯指出，当今常用的涂层工艺（例如APS、PTWA和LDS）要求不同的轮廓或切削刀片，瓦尔特能提供所有产品。瓦尔特具有多年的PCD技术经验，能快速提供定制的解决方案。

简单可靠

在曲轴箱专家看来，只用一个切削刀片的刀具有一个很大的优势：“调整比两刃、三刃或四刃钻头容易得多。我们只要调整刀具直径，工件其他要求由切削刀片保证。这种操作即轻松，又节省了很多时间，也可保证工艺过程的可靠性。”因此，单个PCD齿做成不同高度，有不同的倾斜角度。采用这种设计，他们可循序渐进切削成要求的轮廓。重要注意事项：一个切削刀片可切削成整个轮廓，堪比丝锥的切削部分。

采用多刃解决方案，轮廓沿着不同切削刀片划分。这需要径向和轴向精准调整，相互对齐。如果想要精密外形轮廓，这可不是一件容易的事情。如果发现调整精度不够，存在轮廓误切的风险。在这种情况下，附着功能马上丧失，工作期间涂层会自行脱落。这对生产来说是一种重大灾难，因为不管已经完成了多少成本密集型工艺过程，相关曲轴箱必须报废。

微米级公差

生产精致切削刀片要求极为严格。基材采用硬质合金本体，上面焊接PCD片。用最细的丝通过线切割方式加工成齿型。零件经理强调，此项工艺需要很多技巧和丰富经验。细丝就是一个挑战：一方面，它承受一个不能忽略的推力，另一方面，它的直径受生产轮廓的限制。质量通过先进的测量显微镜得到保障，在显微镜下将目标与实际轮廓进行比较。

原则上，用类似方式检查曲轴箱生产的质量。加工完最后一个汽缸内壁后，通常在生产线上安装一台摄像机，以监视PCD钻点的状况。布克哈德·克劳斯说，如果加工后切削刀片上的所有齿都很完整，那么汽缸表面的加工合格。

当今，机械预加工特别用于优质涂层。但是，专家认为中小型轿车迟早会采用这种方法，并配备涂层曲轴箱。随着数量增加，最终珩磨前采用一定几何形状的切削刃口加工涂层也日益成为一个突出问题。瓦尔特正在全面开展这方面的实验。

汽缸内壁粗加工工具

瓦尔特公司使用配备切削刀片的粗加工工具进行汽缸预加工。这样可大大减少调整工作。

PCD粗加工刀片

粗加工切削刀片设有精细的PCD钻点，可形成带有凹痕的轮廓

PCD切削刀片的粗加工轮廓

采用粗加工刀具加工后，汽缸内壁涂成燕尾装轮廓。表面涂层的理想基底。

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