新一代缸內直(zhi)噴技術是汽車發動機領域的(de)主流技術，它將(jiang)燃油(you)通過噴油(you)器精準地噴入氣缸內并與進氣充分(fen)混(hun)合，發揮每一滴燃油(you)的(de)功效(xiao)。
從(cong)下圖可(ke)以看(kan)到，噴油器上(shang)分布著微(wei)孔(kong)，微(wei)孔(kong)的(de)直徑小(xiao)于150微(wei)米。孔(kong)徑、表面粗糙度(du)、位(wei)置、形狀等(deng)都(dou)會直接影響噴油器的(de)性能，因此都(dou)有嚴苛的(de)加工(gong)要求，同時為了達(da)到成本效益，還要求每個微(wei)孔(kong)的(de)加工(gong)時間控制在幾秒之內。
那么問題來了，噴油器微孔的加工要求已遠遠超出傳(chuan)統機械鉆孔技術的(de)能(neng)力，用什么工藝來精確加工這些微孔呢？
01
傳統加工方法VS創新微孔加工技術
目前常見的噴油器微孔加工方法主要(yao)包(bao)括機械(xie)鉆孔、電火花(hua)加工、飛秒(miao)激(ji)光加工三種(zhong)。
機械鉆孔成(cheng)本最高，由于鉆小孔的刀(dao)具價格昂(ang)貴，加工過程中易(yi)磨(mo)損且(qie)刀(dao)具有(you)斷裂風險，直接影響微(wei)孔加工的一致性和產(chan)品良率，且(qie)耗材(cai)成(cheng)本高。
電(dian)火花加(jia)(jia)工雖然在(zai)尺寸(cun)上比機械鉆孔稍靈活，但加(jia)(jia)工效率(lv)較低，表面(mian)粗糙(cao)度不夠理想，尤其是加(jia)(jia)工表面(mian)會(hui)存在(zai)重熔(rong)層(ceng)，同(tong)時我們(men)還必(bi)須考慮到電(dian)極成本(ben)以及(ji)工藝(yi)的穩定性。
而飛秒激光由于在加工過程中不產生熱量，加工出的微孔沒有重熔層、毛刺，可以獲得更清(qing)晰的銳邊和更優異的表面質量，從(cong)而延長噴嘴壽(shou)命。
以直徑150 μm，深度 0.5 mm 的孔為例，對比電火花加工和飛秒激光(guang)的加工結(jie)果：
圖左為電火花加工微孔，圖右為飛秒激光加工微孔
值得一提的是，大家對于激(ji)光(guang)加工并不陌(mo)生。那么，飛秒(miao)激(ji)光(guang)與我們常(chang)聽(ting)到(dao)的納(na)秒激光、皮秒激光有什么區別呢(ni)？
我們先來(lai)搞清楚時間單位換算：
1ms (毫秒)=0.001秒=10-3秒
1μs (微秒)=0.000001=10-6秒
1ns (納秒)=0.0000000001秒=10-9秒
1ps (皮秒)=0.0000000000001秒=10-12秒
1fs (飛秒)=0.000000000000001秒=10-15秒
搞清楚了時間單位，我們就知道了飛秒激光是一種極其超短脈沖的激光加工，所以只有它才能真正勝任(ren)高精密加工。
分別為納秒激光(guang)、皮秒激光(guang)、飛秒激光(guang)加工的微(wei)孔
現今，隨著國內外汽車行業排放標準的逐步升級，對于噴油器廠商及其OEM的挑戰也越來越大，傳統加工的圓(yuan)孔(kong)已經(jing)無法滿足(zu)客(ke)戶(hu)的需求，生產商不斷尋求并開發特殊而新穎的噴孔形狀來試圖達到要求，飛秒激光加工的靈活性及優勢就愈發明顯。
特殊而新穎的噴孔形狀(zhuang)
02
汽車行業噴油(you)器(qi)微孔加工解決方案
GF加工方案(an)旗(qi)下的(de)子(zi)品牌(pai)Microlution開創了(le)(le)全球(qiu)第(di)一(yi)個工業級超快激光微(wei)加工平臺，只需簡單裝夾(jia)即可滿(man)足(zu)對于單個噴油嘴上多個不同尺寸噴孔的(de)需求(qiu)。設(she)計人(ren)員(yuan)可以(yi)輕松改變各(ge)個孔的(de)直徑(jing)來微(wei)調每(mei)個噴孔所(suo)產生的(de)噴霧。擺(bai)脫了(le)(le)鉆孔和電火花加工等方法(fa)的(de)工藝(yi)束縛，從而快速制作噴油器設(she)計原型(xing)并測(ce)試新的(de)燃燒方案(an)。
全球(qiu)頂級GDI噴油(you)嘴廠商多(duo)年前就已經開始采(cai)用GF加(jia)工方(fang)(fang)案的(de)這一(yi)先進制造方(fang)(fang)案，并通過(guo)多(duo)次(ci)檢測證明通過(guo)此方(fang)(fang)案生產的(de)噴油(you)嘴流量(liang)(liang)誤差可以控制在(zai)1%以內。相(xiang)較其他(ta)加(jia)工技術流量(liang)(liang)誤差在(zai)3%以上，GF加(jia)工方(fang)(fang)案的(de)飛秒激光(guang)技術所帶來(lai)的(de)穩定性優(you)勢尤為明顯。
GF加(jia)工方案的明星機(ji)型(xing)——五(wu)軸飛秒激光機(ji)ML-5 正是在2011年特(te)別為GDI噴嘴(zui)加(jia)工這個行業而研發的，該機(ji)型(xing)適合研發、小批量多品種生產(chan)。如(ru)今全球裝機(ji)已經超過40臺。
MLDS 是GF加工方案在2014年研發成功的批量生產機型，微孔檢測+激光鉆噴孔或機械鉆盲孔+激光鉆噴孔是該機型的兩款衍生機型，滿足客戶的各種工藝需求，是專為GDI 大批量生產提供的全自動化的交鑰匙解決方案。
目前，這些超快激光微孔加工解決方案正在世界各地的工廠工作，協助汽車制造商生產出高效的噴油器，提高發動機性能，并滿足政府嚴格的(de)排放要求。
03
應對各行業的微細加工挑戰
不僅僅是汽車行業(ye)的(de)噴油器(qi)微孔，微細小型(xing)化是當下(xia)的(de)一個(ge)明顯趨勢，迫使各行業(ye)的(de)制(zhi)造商去挑戰精密微細零(ling)件(jian)的(de)生產，并(bing)有效(xiao)控制(zhi)每個(ge)零(ling)件(jian)的(de)生產成本。
1）工作(zuo)空間的極致利用：航(hang)空航(hang)天應用的理想選擇
高成(cheng)(cheng)本效益的(de)(de)發(fa)動機葉片和(he)(he)(he)燃燒(shao)(shao)室內襯的(de)(de)鉆孔和(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)型是(shi) Microlution ML-10 的(de)(de)特(te)長領域，該(gai)解(jie)決(jue)方(fang)(fang)案是(shi)根據航空航天業的(de)(de)需求而設計的(de)(de)。其占地(di)面積小，可以大大降低(di)每平方(fang)(fang)米的(de)(de)生(sheng)產成(cheng)(cheng)本。該(gai)機床內嵌光學相(xiang)干斷層成(cheng)(cheng)像(OCT)系統，允(yun)許非(fei)接觸(chu)式測量、穿透檢測/深(shen)度跟(gen)蹤、形狀分析和(he)(he)(he)燒(shao)(shao)蝕實時(shi)監測，眾多益處觸(chu)手(shou)可得。
2）簡化(hua)醫用管(guan)材切割(ge)的(de)復雜加工過程(cheng)
使用(yong)超快(kuai) MLTC 激(ji)光管(guan)材切割(ge)平臺可以(yi)消除大部(bu)分甚至所有(you)的(de)后續加工(gong)步驟(zou)。這一(yi)用(yong)于醫療設備行業(ye)及其他應用(yong)的(de)解決(jue)方案的(de)特點是能夠以(yi)極高的(de)精度快(kuai)速精準地加工(gong)金屬和聚合物管(guan)材。
3）實現優(you)異(yi)的(de)邊緣(yuan)和表面質量(liang)以及筆直的(de)側(ce)壁(bi)
創造獨特的形狀，如負錐度孔、變形孔（包括圓形入口和橢圓形出口）、星形圖案等。由(you)于該解決(jue)方案(an)采用五軸掃(sao)描測(ce)頭，可以加(jia)工出在(zai)機械設備上不可能實現(xian)的形(xing)狀。
