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缸孔的平台网纹珩磨工艺 |
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作者：长城汽车有限公司 高德录 来源：AI汽车制造业 |
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汽车发动机缸体的缸孔与缸盖、活塞组成燃烧室，承受燃气燃烧的爆发压力和冲击，既要耐高温、高压和高温冲击负荷，又要为活塞高速往复运动提供基准，良好定位，准确导向。因此缸孔与活塞之间，配合间隙要合理，摩擦力要小。为此，要求缸孔表面粗糙度要低，缸孔尺寸精度要高，形状精度和位置精度要好。
为保证缸孔能满足上述要求，具备必要的性能，迫切需要良好可靠的缸孔精加工手段。近年来，平台网纹珩磨在汽油机缸体缸孔精加工中获得了越来越广泛地应用，因此，我们也将平台网纹珩磨用于缸孔精加工。
图1 缸孔珩磨自动线
平台网纹珩磨的优点
所谓平台网纹珩磨，就是通过珩磨在缸孔表面形成细小的沟槽，这些沟槽有规律地排列形成网纹，并由专门的珩磨工艺削掉沟槽的尖峰，形成微小的平台。平台网纹珩磨在缸孔表面形成的这种特殊结构有如下优点：
1.微小的平台增加了接触面积，削掉尖峰，消除了表面的早期快速磨损，提高了表面的耐磨性。
2.细小的沟痕形成良好的储油空间,并在缸孔表面形成良好的油膜，降低了缸孔表面与活塞及活塞环的摩擦，因而可以使用低摩擦力的活塞环。
3. 细小的沟痕形成良好的储油空间,减小了机油的散失，进而降低了机油消耗。
4.珩磨后在缸孔表面形成了无数微小的平台，增加了缸孔与活塞及活塞环的接触面积，加大了缸孔表面的支撑度，减少了缸孔的初期磨损，因此减少了缸孔的磨合时间，甚至不用磨合。
图2 缸孔绗磨后的精度检测记录
平台网纹珩磨工艺
平台网纹珩磨的基本工艺为：粗珩→精珩→平台珩。
粗珩：消除前工序的加工痕迹，提高孔的形状精度，降低孔的表面粗糙度，为精珩做好准备。
精 珩：更换珩磨油石，进一步提高孔的尺寸精度、形状精度、降低表面粗糙度，在缸孔表面形成均匀的交叉网纹。
平台珩：更换油石，去除沟痕波峰，形成平台表面，提高缸孔表面的支撑率。平台珩去掉表面波峰形成平台即可，加工余量较小，最好与精珩磨一次安装加工完成，否则重复定位误差将破坏平台珩磨精度。
平台网纹珩磨表面质量的评定
由于目前还没有评定平台网纹珩磨表面质量的国际标准或国家标准，珩磨机制造厂家制定了自己的标准，各缸体生产厂都在执行珩磨机制造厂的标准。所用到的参数如下：
1.核心刨面深度Rk：核心刨面为切掉峰尖和低谷的粗糙度刨面，其深度是分离峰尖与低谷的两平行切线间的距离。
2.缩减的尖峰高度Rpk：超出表面粗糙度核心表面的断面尖峰的平均高度。
3.缩减的沟痕深度Rvk：低于表面粗糙度核心刨面，进入材料内部的沟痕的平均深度。
4.以“%”表示的材料比率Mr1：ABBott曲线的切线所确定的尖峰区域所占面积的比率。
5.以“%”表示的材料比率Mr2：ABBott曲线的切线所确定的沟痕区域所占面积的比率。
以GW4G15/4G13汽油机缸体缸孔的平台网纹珩磨为例：该汽油机缸体为铝合金压铸件，缸孔埋铸灰口铸铁缸套；缸孔精度要求：尺寸精度误差≤0.01mm，圆柱度误差≤0.006mm，位置度误差≤0.08mm，垂直度误差≤0.05mm，表面粗糙度≤Ra0.4。
其平台网纹参数要求如下：Rz（DIN） 2.0～5.0mm、Rk0.3～1.0mm、Rpk≤0.3mm、Rvk1.0～1.6mm，Mr1 ≤7%、Mr270～85%。
加工工艺
珩磨前缸孔需要进行粗镗、半精镗和精镗；珩磨过程依次为粗珩，精珩和平台网纹珩磨。
1. 镗孔：粗镗——去除多余金属，消除缸孔毛坯误差；半精镗——为精镗建立尺寸精度、孔的形状精度，为精镗做好准备；精镗——欲确保珩磨具有高的精度和稳定的质量，必须珩磨余量适当、基础精度适当（孔的圆度、柱度、尺寸精度和表面粗糙度），精镗就是为珩磨做准备，留有合适的珩磨余量、提供合适的基础精度。
2. 珩磨：粗珩磨——去除余量，消除精镗痕迹；精珩磨——确保珩磨尺寸精度、形状精度，形成网纹沟痕；平台珩磨——消除沟痕尖峰，形成平台，建立缸孔表面的平台网纹结构。
缸孔珩磨自动线
缸孔珩磨机床实际是一条双立轴珩磨自动线，缸孔精镗后由机动辊道输送至珩磨工位，进行型号识别及尺寸检测，按型号及尺寸调出加工程序。机床第一立轴逐孔步进，进行1～4缸孔粗珩磨，全部缸孔粗珩磨完成后，机动辊道将缸体送至精珩磨工位，机床第二立轴进行1～4缸孔的精珩磨、平台珩磨。
第二轴的珩磨头为双涨舒珩磨头，先进行第一缸孔的精珩磨，然后珩磨油石缩回，平台珩磨的油石涨出，进行平台珩磨，缸孔的精珩磨和平台网纹珩磨一次安装定位完成，避免了重复定位误差，确保了珩磨精度；第一缸孔珩磨合格后，依次珩磨2～4缸孔。整个粗珩磨、精珩磨及平台珩磨过程中，珩磨条的涨舒进给量、进给速度、珩磨头的轴向进给速度、轴向行程、上下超越量以及圆周旋转速度都由预设程序控制，只要修改有关程序即可调整参数。机床有自动测量、补偿、修正功能，可以根据测量结果自动调整加工参数，自动进行补偿，修正加工误差，将缸孔的尺寸精度、形状精度严格控制在公差中线附近。
经试加工，实测珩磨后的工件，珩磨后尺寸误差≤7.3mm，圆柱度误差≤5.7mm，最小达3.2mm，圆度误差最小达1.3mm，表面网纹参数合格,缸孔尺寸满足产品图纸要求，不用尺寸分级,既减少了产品检验的工作量,又方便了发动机装配。
缸孔珩磨加工中值得注意的问题
1.珩磨加工余量要合适
余量小，不能充分消除缸孔固有误差，重新建立精度；余量大，珩磨时间长，加工效率低，油石磨损快，加工成本高而且加工精度差，质量不稳定。
2.油石涨出量、涨出速度应与金属的切除量和切除速度一致
切除的金属多，油石涨出的少，将出现空行程，浪费机动时间，降低加工效率；切除的金属少，油石涨出的多，油石与缸孔挤压，造成缸孔变形，严重时将撞碎油石，不仅影响加工速度，而且破坏了精度。
3.珩磨的质量和效率主要取决于油石的切削性能
油石的切削性能好，则珩磨速度快、效率高；反之油石切削性能差，金属去除率低，则出现油石挤压缸孔，甚至撞碎油石的现象。此时缸孔的尺寸精度、形状精度和缸孔表面网纹状态都很差。
4.油石的切削性能取决于油石的磨粒材料、粒度和结合剂，最后表现于油石的硬度
硬度高弹性低，切削性能差；硬度低，油石软，脱粒快，油石很快磨损。珩磨常用的磨粒材料有金刚石、刚玉和碳化硅等，常用的切削性能好的是金刚石磨料。用于粗珩时，油石常用粒度一般是151粒或126粒，常用的是D151金刚石珩磨条或D126金刚石珩磨条；精珩油石一般是64粒或46粒，常用的是D64金刚石珩磨条或D46金刚石珩磨条；平台网纹珩磨效果比较好的磨料是碳化硅，常用的是C30碳化硅平台珩磨条。
结语
缸体缸孔平台网纹珩磨是近年出现的缸孔加工新工艺，对提高缸孔精度，改善发动机的动力性、经济性发挥了重要作用，值得认真应用和推广。(end)
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(4/16/2009) |
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佳工网友 赖广州
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于9/5/2009 12:55:00 AM评论说：
谢谢！感觉受益匪浅 ，只是没有介绍一些设备参数！感谢！(电话：3399507)
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对 磨床/珩磨设备 有何见解？请到 磨床/珩磨设备论坛 畅所欲言吧！
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