克服双金属发动机缸体面铣加工挑战

随着市场对轻质发动机需求的日益增加，越来越多的客户需要相应的刀具和方法来加工双金属发动机缸体。
为了减少二氧化碳排放，所有移动交通工具 (例如飞机、轮船、汽车和卡车) 都迫切地需要减轻重量。轻质的交通工具意味着碳排放量降低。
为满足这些要求，很多汽车发动机制造商已经在开发轻质双金属发动机缸体，其主体由铝硅合金制成，而暴露于高机械负载和热负载的缸套则是由灰口铸铁 (GCI) 制成。两者结合，可确保机械可靠性，并且重量较之传统的铸铁发动机缸体要轻很多。但是加工起来会有些棘手，因为两种金属的机械性能大不相同。
山特维克可乐满全球汽车应用工程师Phillipe Andre说：“燃烧面的面铣是发动机缸体的最后几道工序之一。如果失败，则意味着整个零件可能要报废，代价非常高昂。”

加工双金属时，一种刀片要同时切削两种热性能和机械性能大不相同的材料。铝合金在高温下会变软变粘，而铸铁材料则会变脆且强度高。刀具寿命短、表面质量差、毛刺形成、表面刮痕和缸套崩边是常见的挑战；必须确保加工过程中不能出现这些瑕疵。

山特维克可乐满汽车部全球产品经理Emmanuel David说：“此外，如今的汽车制造业高度自动化，无人生产达到较高水平。想象一下，不定期和频繁更换刀片 (有时情况甚至更糟，刀片突然崩刃) 会产生多少成本。”

因此，当汽车团队着手为汽车发动机制造商开发新解决方案时，可靠的刀具寿命、表面质量、重复精度和稳定工艺是主要考虑因素。



Phillipe解释道：“永远不要低估这道工序对良好表面质量的需求。缸套崩边甚至表面上的细小刮痕都会导致产品发生泄漏、性能低下，最终增加排放。”
为满足不同的客户需求，山特维克可乐满的法国和瑞典团队开发出两种解决方案：用于自动线或加工中心的面铣刀具M610，以及与之搭配的应用于加工中心的全新加工工艺。M610刀具以创新方式对刀片与设计进行了组合。刀片具有特殊的径向和轴向切削角和独有的刃口处理，铣削双金属时，能很好满足工件表面质量和公差要求。“M610的一个重要特征是该刀具不需要任何调整，这款获得专利的刀具可确保较高表面质量。Phillipe说，此解决方案适合吃到宽度达整个刀具直径的发动机生产。

David说：“在我们执行的众多客户测试中，M610面铣刀具的结果都非常出色。跳动量接近于零，表面无毛刺、崩边或刮痕。”



作为M610功能的补充，山特维克可乐满还推出了一种全新的双金属加工方法，这种方法主要是通过巧妙地设计刀具路径，将铸铁缸套和铝合金的加工尽可能分开，这样一来，刀片几乎不会同时加工两种性能截然不同的金属。这种新方法基于采用CBN刀片的CoroMill 590高速精铣概念，并已证明具有出色效果。
此解决方案适合要求灵活性的发动机生产，或者表面吃刀量无需达整个刀具直径的工况。
David总结道：“两种概念都将支持汽车制造业生产更环保发动机的决心。迄今为止，在双金属燃烧面的面铣工序方面，发动机制造商都深感棘手。对于这种巨大需求，我们的两种解决方案将能够很好满足。”