喷油嘴喷孔加工工艺及应用设备探讨

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1、喷油嘴喷孔加工工艺及应用设备探讨作者：机械工业第四设计研究院任振挡    来源：AI汽车制造业本文介绍并分析了喷油嘴喷孔各种加工工艺的特点，并对不同加工工艺设备的结构原理、特点及加工精度进行了叙述。随着国家排放要求的提高，高压共轨技术的应用，喷油嘴也向多孔数、小孔径方向发展。其加工质量直接影响喷油嘴的雾化特性、油线贯穿度及流量系数，最终影响柴油机的经济性、动力性和排放指标。目前，国内用于喷油嘴喷孔的主要加工方法有四种：在变频或风动高速台钻上采用手工钻削；采用数控三轴钻床钻喷孔；采用电火花喷孔机床加工喷孔；采用激光打孔机加工喷孔。另外，用于喷孔后续加工的还有喷孔挤压研

2、磨工艺和电解去压力室喷孔毛刺工艺。随着技术的进步，在变频或风动高速台钻上采用手工钻削的工艺已经逐步淘汰；激光打孔机加工喷孔技术目前尚在试验阶段，还没有应用于实际生产中；电解去压力室喷孔毛刺工艺，只是对喷孔毛刺有一定的去除作用，不能改变喷孔的直径和粗糙度。在此，本文只介绍其他的加工方法。数控三轴钻加工喷孔工艺目前，国内生产喷油嘴偶件的大部分制造厂家加工喷油孔的主要设备都是数控三轴钻，常见的设备型号有瑞士POSALUX公司的PNC-Ⅲ数控三轴钻和国内鲁南机床厂的ZK9303型数控三轴钻。以上两种型号的机床加工原理基本相同：通过3个高精度的变频调速电主轴，进行打中心孔、钻

3、孔和扩孔；电主轴的换位和进给均为伺服电机驱动。工件分度为二维精度分度的定位机构，采用了传动误差小、空回小、传动效率高的谐波传动减速器及伺服驱动电机；主轴换位及进给和水平分度轴的轴向移动均采用直线滚动导轨副和滚珠丝杠副等精密传动部件。通过现场生产的加工零件来看，该种设备加工后喷孔内毛刺较大，反应出来的喷孔流量散差较大，手工不易清理喷孔内的毛刺，对喷油器总成的性能具有一定的影响。最主要的是，使用该种设备加工直径小于0.20mm以下的喷孔时，因钻头的刚性差，造成断钻头现象严重，且生产效率很低，严重制约着企业的发展。为此，生产企业已逐渐引进电火花加工设备。电火花加工喷孔工艺

4、随着柴油机排放要求的提高，喷油嘴喷孔向小孔径、多孔数发展，钻削加工喷孔的工艺将很难适应喷孔直径越来越小的要求。而电火花加工喷孔则具有可加工直径小、精度高和压力室无毛刺的特点，并可放在热处理后加工。1.加工原理电火花加工的原理是基于电极和工件（正、负电极）之间脉冲性火花放电时的电蚀现象，电蚀多余的金属，达到加工孔的目的。加工喷孔的电极是利用300mm长的杆状金属丝（经常使用的有黄铜电丝、碳化钨电丝、紫铜电丝和银电丝，但根据其加工质量和效率以及成本,多数情况下选用碳化钨电丝与银电丝）。此电极丝是通过无心磨床加工，电极丝的圆度保证在3μm以下，直线度保证在3μm以下。目前

5、的电火花加工方式主要有两种：一种是加工喷孔时电解丝做轴向进给，另一种是加工喷孔时电极丝做轴向进给和旋转运动。在加工过程中，总是根据加工零件的不同（材料、孔径和孔深等）来确定放电参数（脉冲频率、脉冲宽度和放电间隙等）。2.加工设备及工艺参数行业中使用较多的是瑞士POSALUX公司的HP4-EDM型数控电火花加工喷孔机床（图1）。该机床有3个转动轴和3位移轴，是六轴自动控制机床；具有单夹紧系统和双夹紧系统两种加工方法。加工时，以喷油嘴的中孔和座面定位、两个销孔定圆周方向，并通过爪形机构夹紧（图2），装卸十分方便。图1瑞士POSALUX公司的HP4-EDM型数控电火花加工

6、喷孔机床图2HP4-EDM型数控电火花加工喷孔机床的爪形机构夹紧电极丝的轴向进给分三步进行：电极丝的修整→电极丝加工（电蚀）工件→对整个喷孔的修整（去除倒锥）。每一分步的进给量都要根据加工孔的孔深来确定，电极丝可自动进给、自动补偿。经过批量加工试验，该机床加工喷孔的精度为素线平行度6μm，直径公差为6μm，粗糙度为Ra0.8；孔口能观察到圆角，并可加工直径为φ0.1mm～φ1mm的喷孔。喷孔各项精度都优于钻削的加工精度，以加工5孔φ0.27mm的P系列油嘴为例，具体数据见表1和表2。近年来，瑞士AGIE公司生产的AGIE4HP电火花设备在国内的应用数量呈上升趋势。其

7、加工原理是靠电解丝的轴向进给（X、Y、Z和W）与旋转定位轴（A、C）共同配合加工工件的，加工精度与瑞士POSALUX公司的HP4-EDM型电火花机床加工精度不分上下。通过现场加工调试我们发现，AGIE4HP电火花设备具有如下特点：（1）加工时的空载电压高低：喷孔的直径和流量随电压的增加而增大，但增量不大；（2）电极丝三步进给量的大小：进给量的大小影响喷孔的锥度和和压力室圆角的大小，应根据不同的零件来通过试验确定合理的每步进给量；（3）电极丝头部径向偏移量：加大偏移量会使喷孔直径增加，但可以缩短加工时间；正常情况下，每根电极丝可加工φ0.27mm深度1mm的孔11