质量标准,
技术、进化


原始设备制造商分包商、高性能专家和发动机重建者在加工气门导管和气门座时必须考虑并遵守精确的形状和尺寸公差。

通过这份“备忘录”,NEWEN 试图在一份面向生产技术人员的简短文件中收集 OEM 通常使用的各种符号和公差符号,以定义其在气缸盖加工,特别是气门导管和气门座加工方面的要求。

NEWEN 将每种形式和尺寸公差与气缸盖功能和可靠性的直接和间接影响结合在一起,而不会试图过度简化或改变两个或多个参数的综合效应。

通过这份文件,NEWEN 致力于谴责那些普遍接受的观念以及错误观念和广泛流传的观念,这些观念由于其简单性和不准确性,会误导发动机重建者并改变他们的判断。



“当你能够衡量你所说的内容并用数字表达时,你对它有所了解;但是当你无法衡量它或用数字表达它时,你的知识就是贫乏的和不令人满意的。”

开尔文勋爵(1824-1907)

测量单位
Micron

新的全球标准化导致绝大多数 OEM 使用公制系统来对气缸盖印刷件以及其他发动机部件进行分类。因此,.01 毫米和 .001 毫米被广泛用于公差各种气门导管和气门座加工极限。

下面的图纸将使每个人都能直观地看到各种参考值之间的众所周知的差异。众所周知,使用数千毫米的公差意味着新的控制手段和选择和加工选项中的新反应。

NEWEN 选择配备分辨率为百分之一微米(0.00001 毫米)的控制装置来检查其机器的性能水平,并为客户在选择加工设备时做出必要的选择提供保障。

Schema
符号和定义


为什么要测量圆度?

组件可能看起来是圆形的,用游标或千分尺测量时直径似乎恒定,但它是圆形的吗?很明显,凸起会影响功能。'A' 处的凸起将承载负载,而 'B' 处的润滑膜将最大。

Roundness
Roundness_how


如何测量圆度?

要测量圆度,旋转是必不可少的,同时还要能够测量半径的变化。最好的方法是将受测部件的轮廓与圆形基准进行比较。部件在提供圆形基准的高精度主轴上旋转。通常使用定心和调平台将部件的轴线与主轴的轴线对齐。然后使用传感器测量部件相对于主轴轴线的径向变化。



原因 ?

这里显示的轴承可能有一个不是真正圆形的滚道。这种轴承可能可以运转一小段时间,但轴承滚道周围的起伏会开始引起振动。这会导致过早磨损,并使滚道的性能低于预期。

Reason


Results

结果 ?

这里显示的轴承可能有一个不是真正圆形的滚道。这种轴承可能可以运转一小段时间,但轴承滚道周围的起伏会开始引起振动。这会导致过早磨损,并使滚道的性能低于预期。

将仪表的圆度输出表示为极坐标轮廓或图形很方便。评估这种图形表示可能很主观且耗时,因此我们需要某种方法来处理信息,以便为我们提供准确且可重复的答案。由于我们试图评估与真实圆度的偏差并需要一个测量参考,因此尝试将参考圆拟合到我们的轮廓并将我们的所有计算与其联系起来是有意义的。

參考圈

最小二乘参考圆 (LSCI)

任何数据都可拟合一条线或图形,使得数据与该线或图形的偏差平方和最小。这也是将轮廓划分为相等最小面积的线。
LSCI 是最常用的参考圆。不圆度用轮廓与 LSCI 的最大偏差来表示。即最高峰与最低谷之间的距离。

Ref_circles1
Ref_circles2



最小外接圆 (MCCI)

定义为包围轮廓数据的最小半径圆。不圆度定义为轮廓与该圆的最大偏离(或谷值)。有时称为环规参考圆。

如何使用它们来分析峰谷不圆度 (RONt)

最小区域参考圆 (MZCI)

定义为两个同心圆,它们的位置包围测量轮廓,使得它们的径向偏差最小。

圆度值即为两个圆的径向分离。

MZCI
MICI



最大内切圆 (MICI)

定义为轮廓数据所包围的最大半径的圆。

不圆度定义为轮廓与圆的最大偏离(或峰值)。有时也称为塞规参考圆。

圆度参数 ISO 1101
Roundness_ISO1

ecc_symbol = 偏心率 (ECC)*

这是用来描述轮廓中心相对于某个基准点的位置的术语。它是一个矢量,具有大小和方向。偏心率的大小简单地表示为轮廓中心与基准点之间的距离。方向表示为与基准点的角度。

Roundness_ISO2

Conc = 同心度 (CONC)*

这与偏心率类似,但只有大小而没有方向。同心度定义为轮廓中心绕基准点旋转时所描绘的圆的直径。可以看出,同心度值是偏心率大小的两倍。

Roundness_ISO3

Runout = 跳动(Runout)*

有时称为 TIR(总指示读数)。跳动定义为以基准点为中心的两个同心圆的径向分离,其中一个与轮廓上最近的点重合,另一个与轮廓上最远的点重合。

Roundness_ISO

Total_runout = 总跳动(总跳动)*

总跳动定义为两个同轴圆柱体的最小径向分离,这两个同轴圆柱体与基准轴同轴并完全包围被测表面。

相关参数
Associated_parameters1

Flatness = 平整度 (FLTt)*

拟合一个参考平面,并将平整度计算为峰谷偏离该平面的距离。可以使用 LS 或 MZ

Associated_parameters2

Squarness = 方形度 (SQR)*

定义轴后,垂直度值是垂直于参考轴的两个平行平面的最小轴向间距,这两个平面完全包围参考平面。可以使用 LS 或 MZ。

Associated_parameters3

Cyl = 圆柱度 (CYLt)*

2 个圆柱的最小径向间距,与安装的参考轴同轴,完全包含测量数据。可以使用 LS、MZ、MC 或 Ml 圆柱。

Associated_parameters4

Conc = 同轴度 (Coax ISO)*

与基准轴同轴的圆柱的直径,刚好包围同轴度评估所参考的圆柱的轴线。

Associated_parameters5

Conc = 同轴度(同轴 DIN)*

与基准轴同轴的圆柱的直径刚好包围计算同轴度评估所参考的圆柱轴线的平面的质心(LS 中心)。

建筑品质

气门导管、气门座和气门“三重奏”的作用是使发动机的气流形成完美、不断更新和可靠的气密性。

两个表面之间的金属接触必须在阀门连续开启和关闭数亿次后构成可靠且密封的通道。

接触的两个表面,即阀门的阀座表面和阀座本身的实际表面,必须具有相似的品质,并且必须接近完美。

上述表面的形状必须完全相同且完全互补。

为实现这一功能,唯一能够精确且重复地实现的形状是圆形。

与其他参数一起,圆度,即阀座和阀本身构成的圆的形状的精度,是阀和阀座之间良好气密性的主要和必要条件。

圆度、圆柱度、表面光洁度、角度均需要满足越来越严格的公差要求。

气门导管

气门导管是气门座修复加工操作的定位、气门座部分一致性(同心度)的控制以及气门运动的引导。气门导管的质量主要由 4 个参数定义:

Valve_guide1


为了确保阀门的完美导向,圆柱度和直径公差至关重要。良好的几何品质将使阀门导向器能够在较长的使用寿命内精确定位阀门。

气门导向中的一个重要缺陷,加上气门导向器的加工不良(超出公差范围),将导致气门座过早变形和磨损,并导致发动机输出功率快速损失。



当前 OEM 对发动机通常要求的公差是:

Valve_guide2


大型系列制造商很难获得并遵守上述公差,在维修时保证这些公差更加复杂。如果达不到这些质量水平,气门座的加工将更加精细。

阀座和阀门

鉴于接触表面的精度非常重要,并且由于它们的互补性,可以确保完美的气密性,因此 OEM 严格控制阀座锥度的形状公差。

座角段的线性度和圆度公差值差不超过几微米(< 10 微米)。Ra 和 Rz 值定义阀座的表面光洁度,并且阀座非常紧密,阀座的最小颤动痕迹或起伏也会导致阀座超出公差范围且不可接受。

适用于气门导管轴线和气门座轴线之间的同心度、跳动或双跳动概念的公差也非常重要,但仍保持在相对容易保证的范围内。

一般来说,0.05 毫米 (.002”) 左右的同心度缺陷/跳动被认为是可以接受的。所有这些公差值都通过应用“Cpk”系数严格控制,该系数是根据适用于获得 ISO/TS16949 认证的公司的规定发布的,并且通过使用能够保证高度质量一致性的机器,可以大大降低公差值。

这种方法的目的是保证质量,因为使用数字系统触发和控制机制可以尽可能地避免人为错误,从而始终获得更高的性能。

NEWEN FIXED-TURNING® 遵循先进的高性能机械原理逻辑,由独特的高性能数控系统引导和控制。



FIXED-TURNING® 提供并保证:

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这种质量水平是目前最高的,并且所有加工气门座的人员都可以达到,从最小的发动机重建机到使用 NEWEN FIXED-TURNING® 的最大生产设施。

最后,NEWEN FIXED-TURNING® 是一种可靠且一致的生产方式,经济而灵活,允许在控制利润的同时考虑最严格的 Cpk。

先入为主的观念
Pilot_axis

新气缸盖生产对恒定质量 (Cpk) 和精度的要求突显了锥形导向原理作为气门座加工可接受解决方案的不足。

这种解决方案长期以来因其经济性而受到赞赏,但它已不再满足当前的技术要求。
锥形导向器在气门导管内所采用的轴线/位置永远不会与通过测量确定的轴线/位置和/或阀门在运动时所采用的轴线/位置相同(参见图纸)。

新的或用过的气门导管的形状缺陷进一步突出了这种差异(请参阅 Talyrond 测量机对新气门导管的图形表示)

先导在气门导管内的随机定位违背了当今所有 OEM 中开发的 Cpk 概念。

不要忘记,即使在简单的修理的情况下,当前发动机所需的导向器的尺寸本身也不足以抵抗成形工具的不规则切割作用。

纽文有力地驳斥了这一过时技术的捍卫者的观点。

同样,成形工具的切削轮廓太长,无法保证 360 度(均匀地围绕阀座)的规则切削。

在同一个阀座上,内部凸起的值可以在 1 到 3 的范围内变化,并且主轴吸收的径向力将不可避免地触发主轴的实际弯曲,并且将转化为阀座的形状缺陷,例如振痕、波动和/或椭圆形状,这将导致阀座的加工不正确且超出公差。

当前的阀座材料和所需公差不再与该加工技术兼容。

Preconceived_ideas
 
测量

传统的测量方法不足以精确控制用 NEWEN® FIXED-TURNING® 机床加工的气门座和气门导管。

NEWEN® 配备了 TALYROND 365XL 控制机,专门用于测量形状、同轴度、表面光洁度......

该机器的分辨率为1/100 微米可以自动控制定义导轨和阀座质量的所有几何参数:圆度、同心度、跳动、圆柱度、段线性、角度、表面光洁度...... 测试产生的控制报告和图表毫无争议地得到了最负盛名的 OEM 控制部门的认可。

NEWEN 不断测试其生产的机器所产生的工作,并通过实际措施证明质量。

 
技术

与 CNC 车床的原理类似,FIXED-TURNING® 是通过轴插值来加工阀座和/或任何旋转形状。

除了旋转的是切削刀具而不是被加工的零件本身之外,机床主轴和加工头可以非常轻松地加工最困难和最复杂的形状,而不管阀座材料的质量如何。切削刀具在旋转时沿其 x 轴和 z 轴移动以描述要加工的轮廓。加工在一个方向上进行,并且通过程序本身自动定义行程次数。切削刀具的行程根据原始阀座的实际形状进行优化。标准三角刀具根据滑架的轴线和主轴的位移轴线移动。整体围绕 C 轴旋转。

功能强大的计算机不断计算刀具的最佳轨迹,使切削力保持规律并降至最低。每次切削都是以分秒为单位计算的,因此切削力的波动不会破坏主轴的平衡和灵活性。

得益于 FIXED-TURNING ®,每次都能实现完美的阀座加工以及阀座与阀门之间的完美密封,且无需研磨。

现代化的控制、最新的技术、高效、简单、极其用户友好,使操作员免于重复的手势、减少疲劳并释放对重要操作的注意力。

与机器的互动非常友好和简单。操作员只需输入熟悉的尺寸(例如阀门直径),选择轮廓,机器就会立即计算其他所有内容,包括所有粗加工和精加工过程。

除了精度、用户友好性和增加的生产率之外,FIXED-TURNING® 还相当于数千个定制形式的工具,全部永久地封装在一台简单且经济实惠的机器中。

引擎重建万岁。

 
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