浅谈缸孔平台珩磨(一类参照)

浅析缸孔平台珩磨技术

吴勤

（东风本田发动机有限公司，广州510700）

摘要：本文从珩磨的原理、评价平台珩磨的各种参数以及影响平台珩磨加工质量的因素三个方面介绍了平台珩磨在缸孔加工领域上的应用。

关键词：平台珩磨、粗糙度、缸孔加工、油石

1、前言

这几年来，汽车行业在我国的蓬勃发展大家有目共睹。汽车在国内的人均保有量越来越大。全国各汽车公司之间的竞争更是越演越烈。怎样才能脱颖而出赢得市场是他们首要关心的问题。另一方面，随着人们环保意识的提高，加上油价攀升等众多因素的影响，购车群体对汽车的经济性、环保性越来越重视。改善发动机加工工艺、降低发动机的油耗及尾气排放是汽车赢得市场的重大突破口。

影响发动机的油耗和尾气排放的因素是很多的，其中一个重要的影响因素是发动机气缸与活塞环这对摩擦副的工作状况。润滑油对活塞环与气缸壁之间的工作状况起着决定性的影响。如果气缸壁的润滑油过多，在高温高压的情况下润滑油很容易燃烧而产生废气，使排放超标；相反如果气缸壁的润滑油过少，会大大增加活塞环对气缸壁的摩擦，降低发动机的效率，增加油耗，还会影响燃烧室的密封性能，增加废气的排放；甚至还有可能出现拉缸的现象。所以控制气缸壁的储油能力对发动机的性能有着重要的影响，这样发动机气缸壁的表面质量就显得尤为重要了。传统的发动机气缸壁的加工工艺已经很难对其表面质量作进一步的改善了，有必要研究和开发新型的发动机气缸壁的加工方法。平台珩磨是国内新型的发动机气缸精加工方法，它能在气缸壁形成良好的表明网纹，使气缸壁在拥有较高的承载率的同时还具有较好的储油能力，大大提高发动机的性能。平台珩磨的表面微观轮廓如下图所示：

2、珩磨的原理

珩磨是利用安装在珩磨头圆周上的多条油石，由张开机构将油石沿径向张开，使其压向工件孔壁，以便产生一定的面接触。同时使珩磨头旋转和往复运动，零件不动；或者珩磨头只作旋转运动，工件往复运动从而实现珩磨。

珩磨时，油石上的磨粒以一定的压力、较低的速度对工件表面进行磨削、挤压和刮擦。油石作旋转运动和上下往复运动，使油石上的磨粒在孔表面所形轨迹成为交叉而又不重复的网纹。与内孔磨削相比，珩磨参加切削的磨粒多，加在每粒磨粒上的切削力非常小，珩磨切速低，仅为砂轮磨削速度的几十份之一，在珩磨过程中又旋转加大量的冷却夜，使工件表面得到充分的冷却，不易烧伤，加工变形层薄，故能得到很理想的表面纹理。

珩磨头与机床采用浮动连接，这样能减少机床静态精度对珩磨精度的影响。还能保证余量均匀，但也决定了珩磨不能修正被加工孔的轴线位置度误差。由于油石很长，珩磨时工件的突出部分先与油石接触，接触压力较大，使突出部分很快被磨去，直至修正到工件表面与沙条全部接触，因此珩磨能修正前道工序产生的几何形状误差和表面波度误差。

珩磨的切削分为定压切削和定量切削两种。定压进给中进给机构以恒定的压力压向孔壁，共分三个阶段：

第一个阶段是脱落切削阶段，这种定压珩磨，开始时由于孔壁粗糙，油石与孔壁接触面

积很小，接触压力很大，孔壁的突出部分很快被磨去。而油石表面因接触压力大，加上切屑对油石粘结剂的磨耗，使磨粒与粘结剂的结合强度下降，因而有的磨粒在切削压力的作用下自行脱落，油石面即露出新磨粒，即油石自锐。

第二阶段是破碎切削阶段，随着珩磨的进行，孔表面越来越光，与油石接触的面积越来越大，单位面积的接触压力下降，切削效率降低。同时切下的切屑小而细，这些切屑对粘结剂的磨耗也很小。因此，油石磨粒脱落很少，此时磨削不是靠新磨粒，而是由磨粒尖端切削。因而磨粒尖端负荷很大，磨粒容易破裂、崩碎而形成新的切削刃。第三阶段为堵塞切削阶段。继续珩磨时油石和孔表面的接触面积越来越大，极细的切屑堆积于油石与孔壁之间，不易排除，造成油石堵塞，变得很光滑。因此油石切削能力极低，相当于抛光。若继续进行油石堵塞严重而产生粘结性堵塞时，油石完全失去了切削的能力并严重发热，孔的精度和表面粗糙度均会受到影响。此时应尽快结束珩磨。定量珩磨是指进给机构以恒定的速度扩张进给，使珩磨强制性地切入工件。因此珩磨只存在脱落切削不可能存在堵塞切削现象。用此种方法珩磨时，为了孔精度和表面粗糙度，最后可以不进给珩磨一段时间。有时候为了提高珩磨效率，定压珩磨和定量珩磨可以结合使用。

对于平台珩磨，为了达到平台效果，珩磨时一般需要三道工序，第一道粗珩是要消除前面精镗缸孔所产生的的几何误差，使缸孔圆度、圆柱度均符合工艺要求，并且形成适合下一道珩磨工序加工的良好的表面粗糙度和合适的加工余量。第二道工序是拉沟槽，是要在缸孔表面形成清晰可见的、对称的、均匀的网纹，并在微观轮廓上形成具有一定数量和深度的沟槽。第三道工序精珩形成平台，去掉粗珩产生的波峰而保留其波谷，从而使轮廓曲线上出现一定宽度和数量的平台，并保有一定深度的沟槽。

我公司对缸孔的平台珩磨，三道工序都在同一个珩磨头上实现，珩磨头采用机械液压双进给结构，首先是粗珩，采用机械涨刀，为定量珩磨，分两次不同的进给量和进给速度来实现；其次是精珩，采用液压涨刀，为定压珩磨，分两级膨胀力贴靠缸孔，以达到消除平台的目的。双进给珩磨头的结构如下图所示:

3、平台珩磨表面特征参数

不同的厂家对平台珩磨的要求都有所不同，但其形态都必然要通过各种参数表现出来，要探讨珩磨技术，就必须要对各种表征网纹特征的参数有所了解。常见的有Ra、Tp（Rmr）、Abbott曲线、Rk、Rpk、Rvk、Mr1、Mr2、网纹角θ等。

Ra：轮廓算术平均偏差，是公认的、广泛应用的、国际粗糙度参数。它是在取样长度轮廓偏距绝对值的算术平均值。从定义可知Ra值仅表示表面轮廓的平均粗糙程度，不能表征轮廓形状结构特征。Ra相同的表面，其轮廓形状可能不同，甚至相差很大，因此，使用Ra 值评价平台网纹表面结构有一定的局限性。