珩磨加工技術(shù)

任麗艷 李偉超

【摘 要】珩磨技術(shù)是隨著汽車的誕生和發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生。氣缸-活塞環(huán)是汽車中最重要的摩擦副，其性能的優(yōu)劣和工作狀態(tài)直接影響到汽車產(chǎn)品的質(zhì)量、品位、使用壽命和人類的生存環(huán)境。從這一歷程來(lái)看，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)制造、加工技術(shù)的提高，對(duì)汽車文明的進(jìn)程無(wú)疑起到重要的推動(dòng)作用。其中，珩磨是氣缸工作表面最重要的精密制造技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】珩磨 缸套孔 發(fā)動(dòng)機(jī)

1 珩磨工藝特點(diǎn)

（1）珩磨加工是一種使工件加工表面達(dá)到高精度、高表面質(zhì)量、高壽命的一種高效加工方法。可有效地提高尺寸精度、形狀精度和減小Ra值，但不能提高孔與其他表面的位置精度。

（2）可加工鑄鐵件、淬硬和不淬硬鋼件及青銅件等，但不宜加工韌性大的有色金屬件。、

（3）珩磨主要用于孔加工。在孔珩磨加工中，是以原加工孔中心來(lái)進(jìn)行導(dǎo)向。加工孔徑范圍為φ5～ φ500，深徑比可達(dá)10。

（4）珩磨廣泛用于大批大量生產(chǎn)中加工汽缸孔、油缸筒、閥孔以及多種炮筒等。亦可用于單件小批生產(chǎn)中。

（5）珩磨時(shí)同軸度無(wú)法確定。

（6）珩磨與研磨相比，珩磨具有可減輕工人體力勞動(dòng)、生產(chǎn)率高、易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等特點(diǎn)。

2 珩磨加工用途

用鑲嵌在珩磨頭上的油石（也稱珩磨條）對(duì)精加工表面進(jìn)行的精整加工（見(jiàn)切削加工）。珩磨主要用于加工孔徑為5～500毫米或更大的各種圓柱孔，如缸筒、閥孔、連桿孔和箱體孔等，孔深與孔徑之比可達(dá)10，甚至更大。在一定條件下，珩磨也能加工外圓、平面、球面和齒面等。圓柱珩磨的表面粗糙度一般可達(dá)Ra0.32～0.08微米，精珩時(shí)可達(dá)Ra0.04微米以下，并能少量提高幾何精度，加工精度可達(dá)IT7～4。平面珩磨的表面質(zhì)量略差。

3 缸套孔珩磨后表面精度技術(shù)要求

英國(guó)PERKINS公司TD222標(biāo)準(zhǔn)：

采用Hommel檢具測(cè)量：（德國(guó)：Hommel——霍梅爾公司）

序號(hào) 參 量 極限尺寸 測(cè) 量 控 制

Hommel檢具

1 基準(zhǔn)以上承載率Tp 0.6～1.65 um 距離在20%和1%Tp之間

2 基準(zhǔn)以下承載率Tp 0.7～1.80 um 距離在20%和70%Tp之間

3 深度 4.0～7.5 um 距離在20%和99%Tp之間

4 R3z第三點(diǎn)高度 5.5 ～9.0 um

5 偏移量 -1.5至-3.5

6 上部交叉網(wǎng)紋計(jì)數(shù) 無(wú)相關(guān)值

7 中間交叉網(wǎng)紋計(jì)數(shù) 每10mm 50～100 計(jì)數(shù)帶寬度1.2um， 中線以上的上臨界值0.6 um。

8 下部交叉網(wǎng)紋計(jì)數(shù) 每10mm 6～24 計(jì)數(shù)帶寬度4.0 um，上臨界值在中線上。

9 Ra平均值

0.75～1.3um

4 珩磨技術(shù)的應(yīng)用

國(guó)內(nèi)外整體鑲缸套式缸孔的加工普遍采用的工藝方法為：精鏜→珩磨。

主要優(yōu)點(diǎn)為：（1）工藝增加對(duì)缸孔的珩磨（一般是金剛石砂條珩磨），可以保證缸孔表面粗糙度，金剛石砂條珩磨缸孔的表面粗糙度可以達(dá)到Ra0.8～1.6。因此，完全可以保證產(chǎn)品設(shè)計(jì)的要求，降低精鏜機(jī)床的制造成本及今后的維護(hù)成本。（2）珩磨可以有效改善鏜削缸孔產(chǎn)生的圓柱度（腰鼓肚）、圓度、錐度、直徑尺寸的超差。（3）珩磨的缸孔壓入缸套（缸套外圓采用無(wú)心外圓磨加工，表面粗糙度Ra1.6）后的表面貼合度可以達(dá)到85%以上。

一般設(shè)計(jì)認(rèn)為：

當(dāng)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速≥2800rpm時(shí)，車用機(jī)型缸體的缸孔與缸套表面貼合度應(yīng)達(dá)到85%以上。

當(dāng)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速<2800rpm時(shí)，非公路用機(jī)型缸體的缸孔與缸套表面貼合度可以不考慮。

5 網(wǎng)紋參數(shù)不合格的分析

從現(xiàn)場(chǎng)采集Ra數(shù)值來(lái)看，合格率是89.2%，效果似乎還可以接受，但在偏差趨勢(shì)一欄中，超過(guò)上下極限的參數(shù)都有，這說(shuō)明了內(nèi)孔在珩磨加工中，加工的參數(shù)振動(dòng)幅度較大。

R3z參數(shù)超過(guò)下極限的要占15%。按道理說(shuō)，配用100～120目的磨料能保證R3z參數(shù)合格，用80目的磨料去珩磨，磨料粒度大，是不應(yīng)該超出下限的。出現(xiàn)這種情況，估計(jì)可能給拉網(wǎng)珩的拉網(wǎng)壓力偏小有關(guān)系。

Skew參數(shù)超出上極限，要了解為何會(huì)超出上極限，要大致了解Skew參數(shù)的定義。Skew評(píng)價(jià)平頂珩平頂力度的指標(biāo)，和現(xiàn)在一般粗糙度儀中的Rsk意義是一樣的。不過(guò)現(xiàn)在的粗糙度儀對(duì)這個(gè)參數(shù)更加細(xì)化，原始輪廓用Psk表示；波紋度輪廓用Wsk表示，對(duì)進(jìn)行濾波的粗糙度輪廓用Rsk表示。Skew參數(shù)超出上極限，說(shuō)明平頂力度不滿足要求。

D1%參數(shù)超下極限，說(shuō)明在tp=1%和tp=20%之間的深度差超出要求的下極限而不符合要求。產(chǎn)生這個(gè)問(wèn)題的原因有：（1）平頂珩磨時(shí)磨去的尖峰深度過(guò)多，致使殘留的峰谷深度較小。（2）在珩磨砂條制作時(shí)磨料率偏小——實(shí)質(zhì)上就是珩磨出的氣缸套內(nèi)孔微微溝槽密度偏少。

D20%和D70%超差的原因和D1%超差的原因大致是一樣的，不再贅述。

Pc-m和pc-l兩個(gè)參數(shù)超出上、下極限的都有，說(shuō)明這兩個(gè)參數(shù)在加工中的不穩(wěn)定。這兩個(gè)參數(shù)超出上下限的原因除了珩磨砂條的因素以外，和拉網(wǎng)珩磨、平頂珩磨都有一定的關(guān)系。拉網(wǎng)珩磨時(shí)拉網(wǎng)的壓力大時(shí)，拉出的溝槽數(shù)量和深度可能會(huì)多一些、深一些；如果平頂珩時(shí)平頂?shù)娜コ看笠恍┗蛐∫恍@些都會(huì)使許多相關(guān)參數(shù)引起很大變化。

6 網(wǎng)紋參數(shù)不合格的改進(jìn)方案

珩磨的缸孔參數(shù)現(xiàn)在最大的問(wèn)題在于D1%超差嚴(yán)重，另外Skew超差率也接近了30%。D1%超出了下極限，說(shuō)明平頂后的殘留峰值偏低，也就是說(shuō)，平頂去除量偏大；但Skew超差，給我們反饋的這個(gè)信息是，輪廓偏斜度不合格，平頂去除量過(guò)少，這就產(chǎn)生了矛盾。為什么會(huì)出現(xiàn)這種情況，如果精珩磨內(nèi)孔在拉網(wǎng)紋時(shí)（此時(shí)，還沒(méi)有平頂），tp=1%和tp=20%兩條線之間的區(qū)間足夠大，大于平頂去除量（同時(shí)保證D1%和Skew參數(shù)合格）的要求，那么靠平頂珩磨來(lái)同時(shí)完成“D1%”和“SK”的要求，是沒(méi)有問(wèn)題的；但如果精珩磨砂條的濃度過(guò)小（對(duì)于碳化硅珩磨砂條來(lái)說(shuō)磨料率偏小），在拉網(wǎng)紋時(shí)tp=1%和tp=20%兩條線之間的區(qū)間過(guò)小，可能平頂量很少，“D1%”就會(huì)處于下極限或超出下極限的范圍，而此時(shí)平頂?shù)娜コ窟€不能保證Skew合格。

碳化硅平頂砂條有著較好的剛性和磨削性能，對(duì)于參差不齊的珩磨后的尖峰，它會(huì)從尖峰的頂部開(kāi)始珩磨，逐漸向氣缸套內(nèi)孔金屬表層磨削。如果氣缸套表面的溝槽密度偏少的話，tp=1%和tp=20%這兩條線在平面直角坐標(biāo)系中的縱軸方向的距離會(huì)較近，這時(shí)候給平頂珩留的余量不足于保證D1%和Skew同時(shí)合格，或者給平頂珩留的余量不足，是在生產(chǎn)中的可調(diào)整范圍太窄，這樣可能會(huì)使工序能力指數(shù)過(guò)低。