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汽车零部件新加工技术 “ELID在线电解修整珩磨加工法”

斯巴鲁国际新闻, 2007/12/24

斯巴鲁汽车制造厂商富士重工业株式会社与理化学研究所共同研究开发了采用理化学研究所以前开发的“ELID磨削法”技术的“ELID珩磨加工方法”,用于汽车发动机气缸内径部分的精整加工。2006年5月,投放日本国内市场的斯巴鲁力狮Legacy的部分车型搭载了应用该技术进行加工、批量生产的发动机。 
汽车发动机的气缸内径部分,是左右着发动机的输出和燃油消耗等性能的活塞进行往复运动的关键部分,为了获得更高的性能需要进行高精度的最后精整加工,此加工采用的加工方法是珩磨。所谓珩磨是在圆筒形的加工工具上安装了复数的棒状磨石,在浇注切削液的同时使加工工具同时作旋转和往复运动,对内径表面进行磨削以提高加工精度。在发动机生产的成本方面,珩磨需要操作者具有熟练的操作技能,且因设备昂贵、所需加工时间较长等因素影响,一直是一个很大的待解决课题。
富士重工业与理化学研究所共同开发了在珩磨加工技术上应用了“ELID磨削法”的新加工方法“ELID珩磨加工方法”,并已应用于斯巴鲁水平对置发动机的批量生产上,这也是世界范围内首次将“ELID珩磨加工方法”应用于汽车发动机零件的批量生产加工技术上。
“ELID珩磨加工方法”是理化学研究所开发的镜面加工技术。进行磨削时采用以用铁质等作为结合材料将金刚石颗粒结合应用的砂轮,在加工过程中利用电解作用使砂轮的金属基体结合材料熔化从而使金刚石颗粒一直露出在表面。也就是通过保证研磨材料位于表面,来避免因砂轮堵塞等引起的磨削效率降低,从而在获得稳定的加工精度同时,延长砂轮使用寿命并减少因更换刀具等而产生的装卸操作成本。
迄今为止,“ELID磨削法”一直被应用于硅、玻璃、陶瓷、高硬度钢材、复合材料等难于加工的硬质材料的镜面加工,是可以同时保证高加工质量和高操作效率的先进技术。在半导体基板、透镜、磁头、硬盘基板、光纤接头等电子、光学零件以及模具制造等领域得到广泛应用。
  富士重工业通过引入这种“ELID珩磨加工法”,在将气缸内径部分的精整加工实际加工时间由原来的单气缸70秒~80秒降低至40秒的同时,还实现了气缸内面的精度提高和质量稳定性。 
  在引入这种新加工方法时,仅需对现有设备进行增加电极等小规模改造,因而降低了设备投资,并将设备停工时间控制在最低限度。同时,通过缩短加工时间而扩大了生产能力,即使将来生产需求有一定程度的增长也无需新增设备就能对应解决。另外,由于采用了水溶性的切削油、缩短加工时间可减少能源消耗,是一种优秀的环保加工工艺。
  目前,此加工方法的导入仅限于部分生产线,但因为它的通用性较强可以扩大到其他对象零件的应用,为了提高质量和削减成本,正在研究今后将其推广到更多产品的加工生产中去。
  (注*ELID:Electrolytic In- process Dressing在线电解修整)

参考资料
1、富士重工业株式会社
  世界级运输及航空相关产品制造商、斯巴鲁汽车生产厂商——富士重工业株式会社(FHI)。富士重工下设四个部门:斯巴鲁汽车部门、产业机械部门、航空宇宙部门、环保技术部门,其每一个部门都运用各自的专业实力开发了独特的技术及产品,致力于多领域发展。同时,各部门之间始终保持紧密的合作关系,这使得富士重工作为涉及多领域的公司能够成功地将技术创新与产品结合起来。斯巴鲁汽车部门的优势是以水平对置发动机和左右对称全轮驱动系统为核心技术的产品。Legacy力狮、Impreza翼豹、Forester森林人、Outback傲虎等主力车型,广泛行销包括日本、北美、欧洲、澳大利亚的等国家在内的世界各地。
2、独立行政法人理化学研究所
  独立行政法人理化学研究所,通过综合开展与科学技术(不包括仅与人文科学相关内容)相关的考试以及研究等业务,努力实现提高科学技术水平的目标,作为日本唯一的自然科学综合研究所,在物理学、工学、化学、生物学、医学等广泛领域进行深入的研究。为了将研究成果向社会推广,与大学、企业联合进行共同研究、委托研究等业务的同时,积极地推进知识产权等向产业界的技术转让活动。 
3、 “ELID”所获得的相关奖项:
1992年10月 荣获第12届1992年度(社团法人)精密工学会技术奖
1996年8月 国际制造工程学会泰勒奖
1997年4月  第43届大河内纪念技术奖
1996年6月  日本1999年年度全国发明表彰经济团体联合会会长发明奖
2000年11月 (社团法人)日本机械学会生产加工、加工设备部门技术业绩奖
2003年4月  日本文本省科学大臣奖(研究功绩者)
2003年4月  市村学术奖 
2003年9月  精密工学会莲沼纪念奖