發動機缸孔珩磨網紋評定及常見網紋問題解析

李坤航 趙曉克

（蜂巢動力系統江蘇有限公司，江蘇 揚中 212200）

一、前言

這幾年來，汽車行業在我國的蓬勃發展大家有目共睹。汽車在國內的人均保有量越來越大。全國各汽車公司之間的競爭更是越演越烈。怎樣才能脫穎而出贏得市場是他們首要關心的問題。另一方面，隨著人們環保意識的提高，加上油價攀升等眾多因素的影響，購車群體對汽車的經濟性、環保性越來越重視。改善發動機加工工藝、降低發動機的油耗及尾氣排放是汽車贏得市場的重大突破口。

二、珩磨的原理

珩磨是利用安裝在珩磨頭圓周上的多條油石，由張開機構將油石沿徑向張開，使其壓向工件孔壁，以便產生一定的面接觸。同時使珩磨頭旋轉和往復運動，零件不動；或者珩磨頭只作旋轉運動，工件往復運動從而實現珩磨。

珩磨時，油石上的磨粒以一定的壓力、較低的速度對工件表面進行磨削、擠壓和刮擦。油石作旋轉運動和上下往復運動，使油石上的磨粒在孔表面所形軌跡成為交叉而又不重復的網紋。與內孔磨削相比，珩磨參加切削的磨粒多，加在每粒磨粒上的切削力非常小，珩磨切速低，僅為砂輪磨削速度的幾十份之一，在珩磨過程中又旋轉加大量的冷卻夜，使工件表面得到充分的冷卻，不易燒傷，加工變形層薄，故能得到很理想的表面紋理。珩磨的切削分為定壓切削和定量切削兩種。定壓進給中進給機構以恒定的壓力壓向孔壁，共分三個階段：

第一個階段是脫落切削階段，這種定壓珩磨，開始時由于孔壁粗糙，油石與孔壁接觸面積很小，接觸壓力很大，孔壁的突出部分很快被磨去。而油石表面因接觸壓力大，加上切屑對油石粘結劑的磨耗，使磨粒與粘結劑的結合強度下降，因而有的磨粒在切削壓力的作用下自行脫落，油石面即露出新磨粒，即油石自銳。

第二階段是破碎切削階段，隨著珩磨的進行，孔表面越來越光，與油石接觸的面積越來越大，單位面積的接觸壓力下降，切削效率降低。同時切下的切屑小而細，這些切屑對粘結劑的磨耗也很小。因此，油石磨粒脫落很少，此時磨削不是靠新磨粒，而是由磨粒尖端切削。因而磨粒尖端負荷很大，磨粒容易破裂、崩碎而形成新的切削刃。

第三階段為堵塞切削階段。繼續珩磨時油石和孔表面的接觸面積越來越大，極細的切屑堆積于油石與孔壁之間，不易排除，造成油石堵塞，變得很光滑。因此油石切削能力極低，相當于拋光。若繼續進行油石堵塞嚴重而產生粘結性堵塞時，油石完全失去了切削的能力并嚴重發熱，孔的精度和表面粗糙度均會受到影響。此時應盡快結束珩磨。定量珩磨是指進給機構以恒定的速度擴張進給，使珩磨強制性地切入工件。

三、平臺珩磨表面特征參數

不同的廠家對平臺珩磨的要求都有所不同，但其形態都必然要通過各種參數表現出來，要探討珩磨技術，就必須要對各種表征網紋特征的參數有所了解。常見的有Ra、Tp（Rmr）、Abbott 曲線、Rk、Rpk、Rvk、Mr1、Mr2、網紋角θ 等。Ra：輪廓算術平均偏差，是公認的、廣泛應用的、國際粗糙度參數。它是在取樣長度輪廓偏距絕對值的算術平均值。從定義可知Ra 值僅表示表面輪廓的平均粗糙程度，不能表征輪廓形狀結構特征。Ra 相同的表面，其輪廓形狀可能不同，甚至相差很大，因此，使用Ra 值評價平臺網紋表面結構有一定的局限性。

四、影響平臺珩磨加工效率與質量的因素

（一）切削余量

氣缸套在進入珩磨之前，需要有一道精鏜的工序，缸孔精鏜后切削余量的大小，是影響平臺珩磨加工效率與質量的一個重要因素。小的加工余量，能提高珩磨加工的效率，但是加工余量不能過小，否則會導致粗珩溝槽不夠、不均勻、網紋不清晰等表面缺陷。如果珩磨余量過大、珩磨時間就會變長，以致加工過程中產生的大量切削熱難以及時排散，冷卻后孔徑變小，直接影響孔的尺寸精度。珩磨加工余量主要是根據工件材料的硬度、孔徑大小以及珩磨前孔的加工精度來選擇。一般取前道工序形狀誤差及表面變形層綜合誤差的2 ～3 倍。

（二）珩磨油石

對珩磨的表面質量起決定因素的是珩磨條，即珩磨油石。缸套內孔的珩磨加工必須根據缸套材質、產品圖要求等正確地選擇珩磨油石,這是保證有效完成缸套珩磨加工的重要條件之一.油石的性能,主要是由磨料、磨料的粒度、油石的硬度及結合劑等因素決定的,珩磨加工還受油石的規格及珩磨頭中油石的數量影響.因此,我們在選擇珩磨油石時應綜合考慮上述因素的影響。選擇粗珩（拉溝槽）油石尤為重要，應綜合考慮各種參數，一般應先考慮Rz，根據Rz 的大小選擇油石的粗細，其次是考慮Mr2，油石粒度越小，硬度越高，其Mr2 值就越小。

磨料是油石的基本材料，油石選用磨料是要根據工件而定的，常用的磨料有白剛玉、碳化硅、立方碳化硅、立方氮化硼、金剛石等。油石磨料選用不合適會直接影響到珩磨加工的表面量。剛玉系珩磨油石，適宜加工淬火鋼、高碳鋼以及薄壁零件和抗拉強度高、韌性較大的金屬；碳化硅系油石適用于珩磨強度低和性能脆的材料，如鑄鐵及黃銅等有色金屬和非金屬材料，金剛石系油石適合于加工韌性較差的硬或軟的工件材料，立方氮化硼是加工鋼材料的一種好磨料，尤其適合于加工硬且韌性大的鋼件材料，如特種工具鋼(高釩高速鋼)、耐熱合金鋼、鎳基高溫合金、鈦合金和高鉻不銹鋼等。

響珩磨質量的因素、都是以當前的平臺珩磨水平為基礎的，并不代表將來的珩磨水平。希望讀者能與時俱進，主動了解更新、更先進的珩磨加工技術。