浅谈缸孔平台珩磨

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。

Rz：微观不平度十点高度，在取样长度内，5个最大的轮廓峰高的平均值的绝对值和5个最大的轮廓谷深的平均值的绝对值之和。如下图所示：

图三

Rz虽然评价点少，不涉及最大峰高与最低谷深之间的轮廓变化，属于不完全的统计参数，当被测量的表面均匀性较差时，会因为被测部位不同，在理论上产生很大的离散性，但是对于均匀性较好的平台网纹表面，却能对网纹沟槽的深度、分布、均匀程度等进行细致的描述。所以参数Rz是非常有价值的支持参数，被广泛应用。 Tp（Rmr）：轮廓支承长度率，截止水平线上，具有实体材料的轮廓长度所占评定长度的百分比。截止水平线与基准线平行。从最高波峰开始引水平线可以确定截止水平线。

Abbott曲线：轮廓支承长度率曲线tp（c），又称阿伯特-范斯通曲线，用纵坐标表示截止水平线的深度，横坐标表示不同截止水平深度的轮廓支承长度率所画出来的曲线就是轮廓支承长度率曲线。它反映了某一截止线上实际接触长度的大小，直观地反映了零件表面的耐磨性，并可用它近似地描述零件表面磨损到一定程度时实际接触面积的大小，对分析零件表面的承载能力也具有重要的意义。所以它是描述粗糙度轮廓指标的主要指标，也是评价平台珩磨网纹特征的一项重要特征值。

轮廓支承长度率曲线对气缸内孔表面的初期磨合性能、使用寿命、润滑性能等都有非常重要的意义。但由于它是以图形的形式表现的，所以在实际应用中有一定的局限性。因此需要用一系列参数对轮廓支承长度率曲线进行量化描述。我们称之为综合参数。在坐标系中，用轮廓支承长度率为40％的切割线沿着轮廓支承长度率曲线移动，直至找到最小的斜率为止，然后把切割线两端延长，与纵轴相交。这条割线把轮廓支承长度率曲线分为三个区域，分别为波峰区、中心区和波谷区。由此可以产生一系列表征轮

廓支承长度率的曲线，其中有Rpk、Rvk、Rk、Mr1、Mr2等。如下图所示：

粗糙度核心轮廓深度Rk：在分离出轮廓峰和轮廓谷之后剩余的核心粗糙度轮廓的深度为Rk。Rk表征了粗糙度轮廓核心部分的特点——是轮廓支承长度率曲线上Tp增长最快（截距下降最慢）的区域，是气缸长期工作表面，它直接影响着气缸套的运转性能和使用寿命。

简约峰高Rpk：粗糙度核心轮廓上方的轮廓峰的平均高度，气缸套工作表面轮廓顶部的这一部分，当发动机开始运行时，将很快被磨损掉，其减低的高度将影响气缸套进入正常工作状态的磨合时间及实际材料磨损量。

简约谷深Rvk：从粗糙度核心轮廓延伸到材料内的轮廓谷的平均深度。这些深入表面的深沟在活塞环相对缸套运动时，有利于形成附着性很好的油膜，在减少摩擦功损失的同时，

能大幅度降低油耗。

轮廓支承长度率Mr1：由一条将轮廓峰分离出粗糙度核心轮廓的截线而确定的。该截止线是粗糙度中心轮廓到没有实体材料的那一边的分界线。Mr1是气缸进入长期工作状态时的轮廓支承长度率。其数值的大小直接反映了气缸的加工水平和使用性能。轮廓支承长度率Mr2：由一条将轮廓谷分离出粗糙度核心轮廓的截线而确定的。该截线是粗糙度中心轮廓到有实体材料那一边的分界线。它是气缸脱离长期工作表面时的轮廓支承长度率。其数值的大小不但决定了正常的磨损量，即缸套的使用寿命，还决定了工作表面的储油、润滑能力。网纹角θ：网纹角是珩磨头的往复运动所形成的珩磨纹的夹角。是在缸套内径的切面上评定的，其大小是由珩磨头回转线速度与上下往复运动速度决定的。网纹角θ的大小和均匀程度决定了缸孔表面油膜的稳定性和油耗的大小，从而影响发动机工作性能及气缸套使用寿命。

表征平台珩磨网纹特征的参数多种多样，在实际生产应用中不可能每一个参数都进行测量描述。而是选几个能够全面、真实反映珩磨表面纹理的，对该产品的性能起关键作用的参数进行描述。只要这几个参数能够符合设计要求，就认为这个工件合格。对于发动机缸套的平台珩磨，常见共同描述起表面特征的参数有网纹θ、Rz、Rk、Mr1和Mr2。有时候也用特定深度的Tp（Rmr）值来代替Mr1和Mr2来描述网纹特征。例如HONDA CIVIC 1.8L 发动机气缸套的珩磨表面特征评定参数为：40≤θ≤60；1≤Rz≤5；Rk≤1；55％≤Rmr（20）≤95％。需要注意的是如果用特定深度的Tp值来描述网纹特征时，如果取样长度内出现毛刺、杂物等导致有异常的波峰，会对特定深度的Tp值带来很大的影响，从而导致测量误差增大。遇到这种情况应去掉异常波峰来计算其特定深度的Tp值。

4、影响平台珩磨加工效率与质量的因素

4.1、切削余量

气缸套在进入珩磨之前，需要有一道精镗的工序，缸孔精镗后切削余量的大小，是影响平台珩磨加工效率与质量的一个重要因素。小的加工余量，能提高珩磨加工的效率，但是加工余量不能过小，否则会导致粗珩沟槽不够、不均匀、网纹不清晰等表面缺陷。如果珩磨余量过大、珩磨时间就会变长，以致加工过程中产生的大量切削热难以及时排散，冷却后孔径变小，直接影响孔的尺寸精度。珩磨加工余量主要是根据工件材料的硬度、孔径大小以及珩磨前孔的加工精度来选择。一般取前道工序形状误差及表面变形层综合误差的2～3倍。

4.2、珩磨油石

对珩磨的表面质量起决定因素的是珩磨条，即珩磨油石。缸套内孔的珩磨加工必须根据缸套材质、产品图要求等正确地选择珩磨油石,这是保证有效完成缸套珩磨加工的重要条件之一.油石的性能,主要是由磨料、磨料的粒度、油石的硬度及结合剂等因素决定的,珩磨加工还受油石的规格及珩磨头中油石的数量影响.因此,我们在选择珩磨油石时应综合考虑上述因素的影响。选择粗珩（拉沟槽）油石尤为重要，应综合考虑各种参数，一般应先考虑Rz，根据Rz的大小选择油石的粗细，其次是考虑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，油石选用磨料是要根据工件而定的，常用的磨料有白刚玉、碳化硅、立方碳化硅、立方氮化硼、金刚石等。油石磨料选用不合适会直接影响到珩磨加工的表面量。刚玉系珩磨油石，适宜加工淬火钢、高碳钢以及薄壁零件和抗拉强度高、韧性较大的金属；碳化硅系油石适用于珩磨强度低和性能脆的材料，如铸铁及黄铜等有色金属和非金属材料，金刚石系油石适合于加工韧性较差的硬或软的工件材料，立方氮化硼是加工钢材料的一种好磨料，尤其适合于加工硬且韧性大的钢件材料，如特种工具钢( 高钒高速钢) 、耐热合金钢、镍基高温合金、钛合金和高铬不锈钢等。

粒度的选择主要取决于对工件表面的加工精度和生产效率的要求。粗粒度及中等粒度的

磨具适用于粗加工及半精加工，而细粒度磨具，则应用于精加工及超精加工。被磨削的物理机械性能也系决定粒度的因素，硬度低，延展性及韧性大的材料宜用粗粒度磨具加工，而硬度高性脆的材料宜用细粒度的磨具。

油石硬度的高低是指结合剂对磨粒黏结能力的强弱。珩磨油石的硬度过低, 结合剂对磨粒的黏结能力弱, 磨粒脱落快, 尺寸容易超出规定值; 珩磨油石的硬度过高, 已磨耗的磨粒不易脱落, 油石自锐性不良, 油石表面易堵塞, 导致切削性能低甚至消失, 尺寸往往达不到规定值。油石硬度不均匀, 会严重影响切削性能的稳定性。

使用不同的结合剂也会产生不同的珩磨效果。树脂结合剂主要用于低粗糙度珩磨，因易受碱的侵蚀，珩磨时应避免用含碱的冷却液。陶瓷结合剂自锐性好, 珩磨效率高, 用于粗珩、半精珩。青铜结合剂强度高、耐磨性好、自锐性较差, 用于脆、硬材料或韧性材料的粗珩。电镀金属结合剂用于成形油石、小孔珩磨头。

我公司平台珩磨，磨料都采用金刚石，它具有较高的使用寿命。第一、第二道工序采用同一油石，为了形成均匀而有一定深度的沟槽，粗珩的拉沟槽工序要求油石的磨粒定向排列，且切削刃口要细而尖，而且油石不能很粗，也不能很细，一般情况下，粗珩油石粒度取100＃～120＃。精珩是为了要去除粗珩留下的平台，所以精珩油石的粒度要比较小，一般选择在400＃～500＃之间。

4.3、珩磨的速度（旋转速度V旋，往复速度V往）

珩磨头的运动是由旋转运动和往复运动合成的。设旋转运动的线速度为V旋；往复运动的速度为V往，则珩磨速度V为：

vvv2

2往旋

提高V往有利于油石的破碎切削阶段切削，对油石有自励作用，从而提高生产率。提高V旋除了提高工作效率外，还能改善珩磨的表面质量，但两者不能过分地增高，否则会导致切削温度提高，排屑困难、砂条堵塞、磨耗加剧，珩磨效果急剧下降。

珩磨的网纹是由珩磨头的运动形成的，珩磨网纹的清晰、均匀及有无尖角毛刺、金属折叠对发动机的性能影响都很大。如果出现单方向网纹或者两个方向的网纹不均匀，会导致活塞工作时的稳定性变差，导致气密性能下降，排气量超标，发动机输出功率降低。网纹表面上或者沟槽内的尖角毛刺与金属折叠对气缸套的初期磨合性能影响很大，严重时会造成拉缸。

珩磨头的旋转运动和往复运动的合成决定了网纹角θ的大小。如图示：

可得网纹角θ与珩磨头圆周运动、往复运动的关系如下：

旋往）＝（θvv/2/tan

网纹角θ的大小和均匀程度决定了缸孔表面油膜的稳定性和机油耗的大小，从而影响发动机工作性能及气缸套使用寿命。若θ角过大，储油能力下降，发动机活塞与缸孔之间的润

滑状况变差，在发动机启动和加速工况下，会因机油不足而加剧活塞环磨损；若θ角过小，会影响油膜的均匀性，并且影响油环的刮油效果，造成机油燃烧，从而导致机油消耗增加和排放超标。同时造成交叉网纹的交叉点切断长度大，使测量误差变大。一般情况下，网纹角通常应保持在30°～60°之间。

4.4、珩磨的行程

珩磨头在珩磨过程中的往复行程是影响缸孔几何形状的最主要因素，缸孔在珩磨中出现的锥形、喇叭形、腰鼓形等偏差都是因为珩磨行程设置不当引起的。假设珩磨头的行程为LX，油石伸出缸孔的长度为a，孔深（设为通孔）为LK，油石长度为Ly，则由下图可知它们之间的关系可用以下公式来表示：

LX＝Lk＋2a－Ly

油石的行程直接影响加工的效率，由上式可知增加油石的长度，减小油石伸出缸孔的长度，可以减小油石行程，增加工作效率。但如果油石过长，油石会出现磨损不均匀的现象，影响加工的精度。经验告诉我们，在通孔加工中，油石的长度通常为孔深的三分之二左右，当然还会随孔的深度、油石的磨料以及加工的工艺而有所变化。；如果油石伸出缸孔过短，会导致缸孔中间过量磨削而出现腰鼓形孔，相反如果油石伸出缸孔过长，会造成缸孔两端大量切削，还会引起珩磨头的倾斜和摆动，使缸孔两端出现喇叭口。如下图所示：

实验证明当油石伸出缸孔的长度为油石本身长度的三分之一，在孔上下端的伸出长度对称时，对缸孔的加工几何精度是最为有利的。

知道了油石行程对缸孔几何形状的影响以后，我们就可以对缸孔出现的种种形状偏差作相应的行程修改，如下表：

4.5、珩磨的压力

油石涨刀力的大小，也就是油石作用在缸孔表面上的压力大小，对缸孔的表面质量起着决定性的影响。对每种油石，各有其临界压力，超过这一压力，油石急剧磨耗。确定油石工作压力，还应考虑工件的材质、形状、尺寸、磨头刚性以及机床功率等因素。缸孔气缸套

的材质一般为铸铁，油石工作压力取0.5 MPa～1.5 MPa。

在平台珩磨的粗珩定量珩磨阶段，油石对缸孔的压力体现为油石的进给量和进给速度。如果珩磨进给量过小，进给速度过慢，会导致珩磨网纹不清晰，珩磨沟槽不够深，失去了粗珩拉沟槽的作用；如果珩磨进给太快，进给量过大, 珩磨油石压力过高，会使切削热急剧上升。如果珩磨过程发出的声音响而难听，甚至十分刺耳，或珩磨头发生振

动，这就说明微量进给速度太快，应调整油石对零件表面的压力，减少径向进给量。否则，油石就会破裂，或者烧伤零件表面，使

加工精度达不到要求。

在平台珩磨粗珩的定压珩磨阶段，更要注意控制油石对缸孔壁的压力大小。从液压缸到珩磨头的受力如下图示：

由上图可知液压缸对油石的涨刀压强Pspec大小计算公式为：

不同的油石、不同的工件材质、不同的机床对精珩的压力要求都有所不同，所以我们要根据经验在油石的工作范围内选择合适的膨胀力。保证精珩在有效地磨去波峰的同时保有一定深度的沟槽。

4.6、珩磨液

珩磨液在珩磨中起着润滑、冷却和排屑的作用。珩磨时的温度对珩磨质量的影响很大，对缸孔直径及圆度的影响尤为突出，下表是本公司生产某种机型（缸孔直径φ86，公差为0～20μm）时环境温度对缸孔直径的补偿量（珩磨后测得的直径减去表中相应温度下的补偿值为缸孔的实际直径值，补偿值单位为μm）

由此可见珩磨过程中冷却的重要性，珩磨产生的热量只能由珩磨液带走，因此要让工件在珩磨过程中保持相对稳定的温度，首先要让珩磨液的温度保持稳定，所以在珩磨液的循环系统中必须要有降温设备以控制珩磨液的温度，确保珩磨的精度。

珩磨产生的切屑如果不能及时排除，会积在油石与孔壁之间，油石会失去自锐性能加快珩磨进入堵塞切削阶段，增大珩磨的发热量，切屑还有可能堵塞珩磨头的测量气路从而影响珩磨过程中的实时测量。影响珩磨的质量。因此应合理设计喷林、排屑系统，还要有精度较高的珩磨液过滤系统，对铁质材料，一般采用磁过滤+滤纸过滤结合过滤，能达到较好的过滤效果。5、小结

汽车制造技术在不断的更新发展，气缸套珩磨从八十年代初引进中国至今，技术已经比较成熟了。珩磨的形式越来越多，如超声珩磨、激光珩磨、点解珩磨等；珩磨的应用范围也越来越广泛，已进入到外圆加工、平面加工、齿轮加工等领域。气缸套的平台珩磨，适合当前环保、节能型社会的要求、必将能得到飞速的发展，日新月异。本公司生产的本田06款的1.8L CIVIC发动机便是采用平台珩磨技术的。随后在国内生产的FIT系列、CITY系列、ACCORD2.0系列发动机都将采用平台珩磨技术。

本文所提到的珩磨原理、评价参数及影

响珩磨质量的因素、都是以当前的平台珩磨水平为基础的，并不代表将来的珩磨水平。希望读者能与时俱进，主动了解更新、更先进的珩磨加工技术。

珩磨缸孔网纹工艺技术

缸孔的平台网纹珩磨工艺 图1 缸孔珩磨自动线 箱体零件的孔加工是复杂与关键并存的工艺，近年来,平台网纹珩磨在汽油机缸体缸孔精加工中获得了广泛应用，保证了可靠的精度和性能，并且提高了加工效率，降低了成本。 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。 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。 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。

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

珩磨油石基础知识

珩磨油石基础知识 过去的几十年里，在机械制造行业中，磨削工艺得到了非常广泛的应用，随着零件精度地不断提高，外圆内孔研磨和珩磨等精加工工艺越来越多被各种零件的制造商采用，因此， 要比较好地完成珩磨加工，选择合适的磨料是非常重要的，磨料选择的一个基本准则就是磨料的硬度要高于被加工材料的硬度。 自然界中最坚硬的材料为金刚石，以下依次为氮化硼、碳化硼、碳化硅、氧化铝、天然刚玉、黄玉和石英，其中金刚石、立方氮化硼、碳化硅和氧化铝磨料是最为常用的，图为这四种磨料在硬度上的排列顺序。 淬火后硬钢的硬度值没有显示在本图中，一般为1600。 金刚石、立方氮化硼称为超级磨料；氧化铝、碳化硅称为普通磨料（或传统磨料）。 首先介绍的是氧化铝磨料，氧化铝磨料是从矾土中通过化学方法提炼出来的，大块的氧化铝用机械进行破碎，破碎后的颗粒按照粒度和形状标准严格分级。按照纯度和颗粒形状的不同主要分为四种： 白色氧化铝：氧化铝的含量99%，外形比较尖锐，晶体间结合力比较弱，脆性比较高。由于这些特点，白色氧化铝磨料比较适合磨削碳含量较高的硬钢和热敏感度较高的合金钢，硬度HRC62以上，能够得到比较好的切削性能和好的孔形，但是白色氧化铝磨损也是非常快速的。白色氧化铝还能够应用于不同铸铁缸体的精加工，应用机理是利用白色氧化铝锋利的切削刃，在较低的切削力下产生比较好的切削效果，获得良好的孔形精度，减少由于铸件内壁不均匀导致的珩磨中不规则的零件变形。 紫色氧化铝：含94-97%氧化铝和1.5%铬，晶体形状平整一点，同时由于铬的存在晶体间结合力有了增强，所以有一定耐磨性。紫色氧化铝磨料并不常用。非常适用于HRC60左右碳钢合金钢零件的珩磨。 红色氧化铝：92%-96%氧化铝加入3%的铬烧制而成，晶体形状较规则，脆性降低，耐磨性增强，比白色氧化铝更坚硬，切削能力有所下降。 棕色氧化铝：96%氧化铝，棕色是因为除氧化铝外其他成分如Na、K等，晶体形状规则，晶体组织坚硬脆性很低，适用于大多数钢材料重型零件的重负载条件下大余量珩磨，也适用

螺伞滑动珩磨网纹参数

But honing has moved forward in the meantime and along with it the surface structures together with the corresponding roughness parameter have been further refined for an even lower oil consumption and thus emission of combustion engines. The latest honing specification proven by Nagel and recommended for low oil consumptions is as follows: （这几年来，为了追求更低的油耗和满足更高的排放标准，我们NAGEL也和一些厂家合作，致力于开发更好的珩磨网纹参数。以下是我们NAGEL经过大量试验证明的能进一步降低机油消耗的最新网纹参数：） Rpk ≤ 0,2 μm Rk = 0,2 – 0,6 μm Rvk = 1,0 – 2,0 μm Mr1 ≤ 10% Mr2 = 60 – 80% This specification has been proven in vast and extensive trials by Nagel with and without partners in the car industry. It provides at present the highest level of quality for piston bores of combustion engines for low emissions and high life times. Thus this specification was adopted by lots of engine manufacturers as well as engineering companies like FEV and AVL. （上述网纹参数已经通过NAGEL及一些合作的汽车生产商的大量和广泛的试验得到了证实。目前这种网纹参数的内燃机缸孔，可以说在机油消耗量和缸孔寿命上的表现是最优秀的。所以它已经被许多发动机生产商以及研发机构如FEV和AVL所采纳。） With this specification the Rpk value is further reduced leading to less friction during the running in period of engines. This also minimises mutual wear of piston rings and piston bores. Furthermore the Rk-value was cut down leading to a higher wear resistance of the surface structure as well as a reduction of oil volume (oil film) on the piston bore surface. Both phenomena lead to lower oil consumption. （这种网纹参数中Rpk值更小，这样发动机磨合期间缸孔和活塞环之间的摩擦力会更小，这要就进一步减少了缸孔和活塞环的磨损。另外，这个参数中的Rk值也更小，这也同样进一步降低了缸孔和活塞环间摩擦力，同时也减少了运行中缸孔和活塞环之间润滑油膜量。通过这两点，使得发动机的机油消耗进一步减少。） The Rvk-value should be fixed according to the demand of the whole system and the piston ring quality. It should be as small as possible to reduce the oil volume sticking on the piston bore but still big enough to guarantee for a good lubrication of the piston rings. Rvk-values of 1,0 –2,0 μm have been proven well as good compromise. （而Rvk值由于系统和活塞环质量的原因，和原来滑动珩磨参数相比是一个没有变化的值。Rvk1.0-2.0的数值被证实是能刚好满足活塞环运动润滑需要的最理想的参数。超过这个范围油耗将增加，小于这个范围润滑将不够充分。） The Mr1 and Mr2-values are not so important and pretty much overestimated by the market. They are calculated values and depend strongly on the R-values. （Mr1和Mr2两个数值相比上述三项指标已经不是很重要了。原因是这两个数值是计算的数值且随着上述 Rpk/Rk/Rvk值的确定而确定。） Last but not least the honing angle becomes more and more decisive in the slide honing technology. It has been proven in recent trials that honing angles of 130-140° lead to a further reduction of friction and thus also oil consumption of combustion engines. The corresponding honing technology has been developed by Nagel and is called helical slide honing. It is being introduced into mass production of cylinder blocks at the moment. （最后，珩磨角度现在对于滑动珩磨来说也起到了相当的作用。在最近的试验中我们证实当珩磨角度增加到130-140度的时候能进一步降低发动机缸孔和活塞环间摩擦阻力，从而进一步降低油耗，我们把这种珩磨技术称之为螺伞滑动珩磨。目前，我们也正在将这种珩磨技术推广到量产的发动上。）

气缸孔珩磨技术简介

摘要 气缸是内燃机重要零件之一，它与活塞、气缸盖等组成燃烧室。燃料在气缸内部燃烧，膨胀的气体推动活塞往复移动，通过连杆驱动曲轴转动，将热能转化为机械能。气缸表面质量较差或长期工作磨损到一定程度，内燃机的动力性能将显著下降，燃润料的消耗急剧增加，使内燃机的经济性变坏。因此, 内燃机机缸体表面质量将直接影响发动机的技术性能和使用寿命。 平顶珩磨、滑动滚磨与普通珩磨相比，是一种先进的珩磨工艺，具有缸孔表面微观形貌呈光滑的平顶（而不是峰尖），与相对较深的波谷（与普通珩磨相比波谷较深）规律性地间隔分布、发动机的磨合周期短、润滑条件好、生产效率高等优点。是目前缸孔珩磨工艺的主流。引进平顶珩磨和滑动滚磨对于提高汽车发动机的缸体质量、提高生产效率有着重要的意义。 本文介绍了国内外缸孔珩磨工艺历程和现状，对普通珩磨。平顶珩磨、滑动珩磨工艺进行了一些对比研究。 关键字：气缸，珩磨工艺，平顶珩磨，滑动珩磨

一、绪论 1.1选题背景 当代社会，汽车作为城市生活的代步工具，已经进入了大多数家庭当中，他不再是一种奢侈品的象征，而是一种必备的交通工具。在我国，现在汽车年产销售量已经达到1800万辆，随着人们对汽车使用的普及，人们对它的要求也在不断提高，人们对整车的安全性、动力性乘坐舒适性、操作灵活性、外观设计及环保方面都提出了较高的要求，与此同时对汽车发动机的性能要求也越来越高。发动机作为汽车的核心部件，其生产、制造技术也在飞速发展，各种全新技术手段及工艺在逐步推广和应用于汽车制造业的各个环节当中。 对承受高温、高压、高负荷工作的缸孔表面来说润滑极为重要，珩磨后形成的微观支撑平台和珩磨网纹的夹角是保证良好润滑的关键。如果支撑平台过小，发动机磨合期延长，容易造成缸筒早期磨损，支撑平台过大则会造成润滑油量不足而无法形成有效的润滑油膜，不利于活塞环的润滑;如果晰磨网纹夹角太小，发动机趋于无润滑状态，如果珩磨网纹夹角过大，则机油消耗增大。发动机的这些特殊要求在实际生产中使用普通加工方法是难以实现的，这也是世界各国的汽车制造业无一例外地采用珩磨作为缸孔的最终精加主的原因。 1.2国内外珩磨发展的技术水平 国内汽车行业最早采用的是手动珩磨技术，近几年，随着技术的发展，汽车制造业普遍采用的是滑动珩磨技术，少部分先进的汽车加工企业采用平顶珩磨技术。现在在国外的先进汽车、船舶等企业正在逐步推进使用更为先进的珩磨技术如超声珩磨、电解珩磨、螺旋滑动珩磨、刷珩磨、激光珩磨等。目前最新开发的珩磨技术为激光珩磨，这种技术可以使缸孔表面槽的宽度、深度、间距等参数具有较高的一致性，只有这样的储油槽才能在缸孔表面形成均匀有效的油膜，更能有效的保护缸孔和活塞，更能提升发动机性能，适应当代发展需求。

缸孔平台网纹珩磨的评定方法和工艺实践

缸孔平台网纹珩磨的评定方法和工艺实践 2010-2-6 16:49:00 来源：一汽轿车股份有限公司第二发动机厂阅读：801次我要收藏 【字体：大中小】 缸孔的表面粗糙度的形成一般要经过粗镗、半精镗、粗珩、精珩等多个步骤才能达到期望的质量，近年来，各发动机制造厂和机床制造商都在进行着缸孔表面加工新工艺方法的研究。本文重点介绍了缸孔平台网纹珩磨工艺的评定方法及其在发动机加工中的实际应用。 缸孔平台珩磨工艺及评定方法缸孔平台珩磨技术作为内燃机缸孔或缸套精加工的一种新工艺，初期主要用于高压缩比的柴油机，近几年有了进一步的发展，在汽油机上也得到了广泛的应用。平台珩磨技术可在缸孔或缸套表面形成一种特殊的结构，这种结构由具有储油功能的深槽及深槽之间的微小支承平台表面组成。典型的平台珩磨形成的表面如图1所示。 这种表面结构具有以下优点： ● 良好的表面耐磨性； ● 良好的油膜储存性，可使用低摩擦力的活塞环； ● 降低机油消耗；

● 减少磨合时间（几乎可省掉）。 1、缸孔平台珩磨的工艺过程 为形成平台珩磨表面，在大批量生产时一般需要进行粗珩、精珩、平台珩磨三次珩磨，其作用分别是： ● 粗珩：预珩阶段，主要是要形成几何形状正确的圆柱形孔和适合后续加工的基本表面粗糙度。 ● 精珩：基础平台珩磨阶段，形成均匀的交叉网纹。 ● 平台珩：平台珩磨阶段，形成平台断面。 要想获得理想的表面平台网纹结构，对精珩和平台珩的同轴度要求很高，因此将两个阶段合并成一次加工更为合理，通过设计成有双进给装置和装有精珩、平台珩两种珩磨条的珩磨头，能够实现一次装夹即可完成精珩和平台珩，消除了重复定位误差的影响，可以减轻前加工的压力和对机床过高精度的要求。 2、平台珩磨表面质量的评定方法 由于采用国际标准中的Ra、Rz等参数不足以精确表示并测量平台珩磨表面，因此，发动机制造商纷纷制定了自己的平台珩磨表面标准。经过几年的实践和发展日趋完善，但至今没有统一的平台珩磨技术规范，由于一汽大众公司及一汽轿车公司均采用德国设备和德国标准，这里主要介绍德国用于评定平台珩磨表面质量的几个参数及相应标准。 （1）均峰谷高度Rz（DIN）(Meanpeak-to-valley height) 在滤波后轮廓的5个彼此相连的取样长度范围内局部峰谷高度Zi的算术平均值。即： 局部峰谷高度Z则是两条平行于中线的，在取样长度范围内通过轮廓的最高点和最低点的平行线之间的距离，如图2所示。

珩磨加工参数设定参考资料

珩磨加工参数设定参考资料 一、珩磨机相关技术规格： 1.2MK228A/1 2.2MK225/1

3.加工参数 1) P1:对刀点。单位：mm 2）P2:工进量。单位：㎜。顶杆的移动量。最小设定值0.001㎜。 3）P3:工进速度。单位：㎜/min(毫米/每分钟)。此值可在0～2㎜/ min之间连续设定。 4）P4：刀具磨损补偿量。单位：㎜。根据刀具的磨损值设定此参数，并于P6和P7配合使用。 5）P6：补偿次数。单位：次。根据加工多少件补偿一次设定此值。设定为0，表示不补偿；设定为1.则每加工一件补偿一次；设定为2，表示第一件不补偿，第二件补偿；以此类推。6）P7：有无补偿。若设定为0，表示没有补偿；若设定其他值，则表示有补偿。 7）精珩时间：单位：S(秒)。精珩时间最长可设定为99秒。 二、珩磨前的准备工作： 1.工装调整： 1）选择适用的珩磨杆、瓦，将其装在主轴上面。 2）将定位盘装在工装上面。 3）根据产品的顶深调整珩磨深度。 2.产品分类要求：（采用分组珩磨的方法） 1）磨后成品尺寸要求￠D 0/+0.03的内孔分组要求： 珩磨前把镀后内孔尺寸进行分组，0.01㎜为一组，即￠D-0.01～0、0～+0.01、+0.01～+0.02三组，尺寸在-0.01～-0.02㎜的检出，单独设定珩磨参数加工。尺寸大于+0.02㎜的退电镀返镀。 2）磨后成品尺寸要求￠D 0/+0.025的内孔分组要求： 珩磨前把镀后内孔进行分组，即￠D-0.01～0、0～+0.015两组，尺寸在-0.01～-0.02㎜的检出，单独设定珩磨参数加工。尺寸大于+0.015㎜的退电镀返镀。 3）将内孔返镀产品与内孔第一次电镀产品区分，上述分组要求是针对内孔第一次电镀的产品。为避免内孔珩磨不光，返镀（内孔粗糙）的产品直径尺寸应控制在￠D -0.03/0，这类产品检出后单独设定珩磨参数加工。 三、加工参数的设定:(以缸径￠40为例) 1.对刀点的设定：（分组对刀） 1）珩磨杆、瓦装好后，将工作台落下，将缸体内孔套在珩磨瓦上，点动膨胀键。 2）在点动膨胀键的过程中，要边点动膨胀键，边用手旋转缸体，直至到缸体刚好转不动为止。此时，记录下X轴的位置即为对刀点。

珩磨加工问题

发动机缸孔珩磨几何形状的控制 作者：王成伟文章来源：长城汽车股份有限公司技术中心，河北省汽车工程技术研究中心 缸孔珩磨几何形状加工不良和缸盖装配后的气缸孔变形是影响活塞漏气量大和发动机烧机油的重要因素.本文通过常规缺陷预防,增加在线形状修正珩磨和增加模拟压板珩磨工艺等控制方式,使其缸孔几何形状品质有了很好的提升和改善. 缸孔珩磨几何形状加工不良和缸盖装配后的气缸孔变形是影响活塞漏气量大和发动机烧机油的重要因素。本文通过常规缺陷预防、增加在线形状修正珩磨和增加模拟压板珩磨工艺等控制方式，使其缸孔几何形状品质有了很好的提升和改善。 气缸体是联接发动机的曲柄连杆机构、配气机构以及供油、润滑和冷却等机构的核心基础部件。而缸孔是气缸体的关键部位，尤其缸孔珩磨后的加工质量水平直接影响到发动机整机的经济性和动力性，也是决定排放性能能否达标的关键之一。气缸孔珩磨几何形状加工不良和缸盖装配后的气缸孔变形是影响活塞漏气量大、发动机烧机油的重要因素，也是进一步提高发动机产品品质的难点。 缸孔珩磨几何形状过程控制 珩磨作为气缸孔加工中的最后一道关键工序，是提高缸孔尺寸精度、几何形状精度和表面粗糙度的一种必要的磨削工艺。珩磨是利用工件不动，通过涨开机构将珩磨头上的油石径向涨开，压向孔壁，采用液压或伺服驱动装置使珩磨头旋转和往复运动来修正缸孔，来提高精度。

在日常生产过程中，缸孔的几何形状精度超差是缸孔生产中的常见缺陷之一，是影响生产线产品质量控制、生产效率的重要原因之一。通常的解决方式为：现场工程师根据工件的测量报告，分析几何形状的异常现象，继而对珩磨设备进行相应的检查和人工调整，尤其是加工参数的调整，完全依靠人工调试积累的经验或反复的测量、调整尝试，直到满足产品图样要求为止。同时我们也知道，缸孔的形状测量一般采用精密测量间的圆柱度仪进行检测，检测的时间比较长，一般为2～3h（包括清洗、恒温和测量时间），严重影响生产效率。为了最大限度地预防和减少生产线的停线时间，及时保证和恢复生产，我们对新旧设备都采取了相应的解决方法。 1.旧珩磨设备应对控制方法——缺陷矩阵表 现有生产线的珩磨设备因使用年限较久，软件系统版本比较低，很难通过软件升级实现在线缸孔几何形状自动修正功能。通过吸取珩磨厂家的经验和我司自身珩磨过程缺陷调整的案例经验，按照收集、整理以及归纳的方式，总结了一套关于珩磨设备缺陷应对的缺陷矩阵表，如表1所示。 2.新购设备应对控制方法——在线自动修正珩磨 我们知道，在缸孔珩磨工艺过程中，容易产生缸孔圆柱度缺陷的主要有三种类型共5种形式，如图1所示。 影响珩磨几何形状的参数主要有3个：孔的长度、砂条的长度和砂条的伸出长度（砂条在珩磨时伸出孔外的长度）。孔的长度由产品设计确定，砂条的长度根据珩磨厂商的经验，一般在通孔加工中应为孔长的2/3。受工件本身的特性及刀具设计的限制，该长度一旦确定则在后面的生产中也需要保持固定不变。

珩磨工艺原理简介及盲孔珩磨技巧

珩磨工艺原理简介及盲孔加工技巧 上海善能机械有限公司熊元一郭建忠侯军丽李贵贤 Abstract: Honing process has been widely used both at home and abroad. In order to increase the awareness of honing process, the paper mainly explains what the honing process is and what benefits the honing process will bring to us. In particular, the paper also introduces the honing techniques of blind holes, which will greatly help those who have been encountered with the problems in honing blind holes. 一、珩磨工艺简介 珩磨工艺是磨削加工的一种特殊形式，又是精加工中的一种高效加工方法。这种工艺不仅能去除较大的加工余量，而且是一种提高零件尺寸精度、几何形状精度和表面粗糙度的有效加工方法。 珩磨是一种以被加工面作为导向定位面，在一定进给压力下，通过工具（油石）和零件的相对运动去除余量，其切削轨迹为交叉网纹的高效、精密加工工艺。 1.珩磨加工特点:

1.1加工精度高：特别是一些中小型的通孔，其圆柱度可达0.001mm 以 内。一些壁厚不均匀的零件,如连杆,其圆度能达到0.002mm。对于大孔(孔径在200mm以上),圆度也可达0.005mm, 如果没有环槽或径向孔等,直线度达到0.01mm/1m 以内也是有可能的。珩磨比磨削加工精度高, 磨削时支撑砂轮的轴承位于被珩孔之外, 会产生偏差, 特别是小孔加工, 磨削比珩磨精度更差。珩磨一般只能提高被加工件的形状精度, 要想提高零件的位置精度, 需要采取一些必要的措施。如用面板改善零件端面与轴线的垂直度(面板安装在冲程托架上, 调整使它与旋转主轴垂直, 零件靠在面板上加工即可)。 1.2表面质量好：表面为交叉网纹，有利于润滑油的存储及油膜的保持。 有较高的表面支承率（孔与轴的实际接触面积与两者之间配合面积之比），因而能承受较大载荷，耐磨损，从而提高了产品的使用寿命。珩磨速度低（是磨削速度的几十分之一），且油石与孔是面接触，因此每一个磨粒的平均磨削压力小，这样珩磨时，工件的发热量很小，工件表面几乎无热损伤和变质层，变形小。珩磨加工面几乎无嵌砂和挤压硬质层。磨削比珩磨切削压力大, 磨具和工件是线接触, 有较高的相对速度。因而会在局部区域产生高温, 会导致零件表面结构的永久性破坏。 1.3加工范围广：主要加工各种圆柱形孔：通孔，轴向和径向有间断的孔，

缸孔平台珩磨相关知识

缸孔平台珩磨技术 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： 图一 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

珩磨孔

二、珩磨孔 1.珩磨原理及珩磨头 珩磨是利用带有磨条（油石）的珩磨头对孔进行精整、光整加工的方法。珩磨时，工件固定不动，珩磨头由机床主轴带动旋转并作往复直线运动。在相对运动过程中，磨条以一定压力作用于工件表面，从工件表面上切除一层极薄的材料，其切削轨迹是交叉的网纹。为使砂条磨粒的运动轨迹不重复，珩磨头回转运动的每分钟转数与珩磨头每分钟往复行程数应互成质数。 2.珩磨的工艺特点及应用范围 1）珩磨能获得较高的尺寸精度和形状精度，加工精度为IT7～IT6级，孔的圆度和圆柱度误差可控制在3～5μm的范围之内，但珩磨不能提高被加工孔的位置精度。

2）珩磨能获得较高的表面质量，表面粗糙度Ra为0.2～0.025μm，表层金属的变质缺陷层深度极微（2.5～25μm）。 3）与磨削速度相比，珩磨头的圆周速度虽不高，但由于砂条与工件的接触面积大，往复速度相对较高，所以珩磨仍有较高的生产率。 珩磨在大批大量生产中广泛用于发动机缸孔及各种液压装置中精密孔的加工，孔径范围一般为φ15～500㎜或更大，并可加工长径比大于10的深孔。但珩磨不适用于加工塑性较大的有色金属工件上的孔，也不能加工带键槽的孔、花键孔等断续表面。 珩磨工艺（图） 作者：邦得资讯 | 来源：互联网 | 日期：2007-04-09 21:09 | 点击84 次 用镶嵌在珩磨头上的油石(也称珩磨条)对精加工表面进行的精整加工(见切削加工)。珩磨主要用于加工孔径为5～500毫米或更大的各种圆柱孔﹐如缸筒﹑阀孔﹑连杆孔和箱体孔等﹐孔深与孔径之比可达10﹐甚至更大。在一定条件下﹐珩磨也能加工外圆﹑平面﹑球面和齿面等。圆柱珩磨的表面粗糙度一般可达R0.32～0.08微米﹐精珩时可达R0.04微米以下﹐并能少量提高几何精度﹐加工精度可达IT7～4。平面珩磨的表面质量略差。 珩磨一般采用珩磨机﹐机床主轴与珩磨头一般是浮动联接﹔但为了提高纠正工件几何形状的能力﹐也可以用刚性联接。珩孔时﹐珩磨头外周一般镶有2～10根油石﹐由机床主轴带动在孔内旋转﹐并同时作直线往复运动﹐这是主运动﹔同时通过珩磨头中的弹簧或液压力控制油石均匀外涨﹐对被加工的孔壁作径向进给。图1 内圆珩磨示意图

气缸孔平台珩磨的质量改善

气缸孔平台珩磨的质量改善 作者：道依茨一汽（大连）柴油机有限公司吴德海 珩磨是磨削加工的一种特殊形式，又是精加工中的一种高效加工方法。这种工艺不仅能高效去除较大的加工余量，而且是一种提高零件尺寸精度、几何形状精度和表面粗糙度（一般可达Ra0.2～1.0mm，甚至可以低于Ra0.025mm）的有效加工方法，尤其适合于薄壁孔和刚性不足的工件或较硬材料工件的加工，在汽车零部件的制造中应用很广泛，尤其是发动机缸体的制造。 气缸孔平台网纹珩磨 平台珩磨、滑动珩磨是较普通珩磨更为先进的珩磨工艺，具有气缸孔表面微观形貌呈光滑的平顶(而不是尖峰)，与相对较深的波谷（与普通珩磨相比波谷较深）规律性地间隔分布、发动机的磨合周期短、润滑条件好和生产效率高等优点，是目前发动机气缸孔珩磨工艺的主流。平台珩磨和滑动珩磨工艺对于提高汽车发动机的气缸体质量、提高发动机的使用寿命，提高发动机的经济性和动力性有重要意义，特别是对克服发动机早期磨损和降低发动机油耗等方面起到了至关重要的作用。本文结合我公司实际应用重点探讨平台网纹珩磨。 1. 平台网纹的评定参数及定义 平台网纹总体的要求是表面微观结构上有一定数量和一定深度的深沟，深沟之外的部分是平台，平台网纹就像稻田一样（见图1）。 图1 平台网纹表面的微观结构 平台网纹评定的主要参数一般有如下几个：Rpk——简约峰高，指粗糙度核心轮廓上方的轮廓峰的平均高度；Rk——粗糙度核心轮廓深度，指粗糙度核心轮廓的深度；Rvk——简约谷深，指从粗糙度核心轮廓延伸到材料内的轮廓谷的平均深度；Mr1——尖峰轮廓支承长度率，是一条将轮廓峰分离出粗糙度核心轮廓的截线而确定的轮廓支承率；Mr2——沟谷轮廓支承长

珩磨机加工参数

黑龙江红星集团服份有限公司孙美玲赵宏德 摘要：气缸体缸孔珩磨加工质量严重影响着发动机的性能指标，其参数选择致关重要。本文在简述珩磨加工原理及珩磨油石的修整方法后，着重叙述了珩磨工艺参数的选择与调整。珩磨工艺参数包括：切削速度、切削交叉角、珩磨油石工作压力、工作行程等参数。 关键词：珩磨，珩磨油石，扩张，修整，油石，光整加工 1 、引言 在珩磨加工中，珩磨工艺参数的选择对加工孔的精度、表面粗糙度、加工效率以及珩磨油石的使用寿命等都有很大的影响。 2 、珩磨工作原理 珩磨加工是采用三块平板互研的原理加工出精密的表面。在磨削中，把珩磨油石切削面和被加工零件表面看做平板互相修整的过程。 3 、珩磨油石的修整 由于珩磨油石、油石座及磨头体等的制造误差，装配后珩磨头的珩磨油石不可能形成一个归整间断的圆柱面，保证珩磨油石与被加工面都接触良好。虽然在珩磨过程中，珩磨油石可以和工件相互修整，但工件留磨量都较小，所以在最初珩磨过程中就不可能得到充分的修整。尤其是超硬磨料的珩磨油石，由于其本身耐磨，就更不能得到充分的修整。因而在加工中就不可能得到理想的加工表面，精度也无法保证。因此在使用新珩磨油石时，在加工之前必须对珩磨油石进行修理(也称为归圆)。 普通珩磨油石的修整，是直接把珩磨油石装在所使用的磨头上，拿到外圆磨床上归圆，这是最理想的。但由于有些磨头本身的结构等其他方面原因，需采用专用夹具在外圆磨床上用砂轮修整其外径。如珩磨工件的精度要求较低，珩磨头为浮动联结，也可以利用废活或加工余量大的工件孔，在所使用的珩磨机床上直接校正归圆。 超硬珩磨油石的修整，可在外圆磨床上用炭化硅砂轮进行修整。砂轮转速为18-25m/s，磨头转速为1-3m /min，进刀深度一般磨修用0.02—0.04mm/行程，精修为0.01mm/行程。同时需要大量冷却液浇入。

珩磨

珩磨是磨削加工的一种特殊形式，属于光整加工。需要在磨削或精镗的基础上进行。珩磨加工范围比较广，特别是大批大量生产中采用专用珩磨机珩磨更为经济合理，对于某些零件，珩磨已成为典型的光整加工方法，如发动机的气缸套，连杆孔和液压缸筒等。 （1）珩磨原理 在一定压力下，珩磨头上的砂条（油石）与工件加工表面之间产生复杂的的相对运动，珩磨头上的磨粒起切削、刮擦和挤压作用，从加工表面上切下极薄的金属层。 （2）珩磨方法 珩磨所用的工具是由若干砂条(油石)组成的珩磨头，四周砂条能作径向张缩，并以一定的压力与孔表面接触，珩磨头上的砂条有三种运动；即旋转运动、往复运动和加压力的径向运动。珩磨头与工件之间的旋转和往复运动，使砂条的磨粒在孔表面上的切削轨迹形成交叉而又不相重复的网纹。珩磨时磨条便从工件上切去极薄的一层材料，并在孔表面形成交叉而不重复的网纹切痕，这种交叉而不重复的网纹切痕有利于贮存润滑油，使零件表面之间易形成—层油膜，从而减少零件间的表面磨损。 （3）珩磨的特点 1）珩磨时砂条与工件孔壁的接触面积很大，磨粒的垂直负荷仅为磨削的1/50~1/100。此外，珩磨的切削速度较低，一般在100m/min以下，仅为普通磨削的1/30~1/100。在珩磨时，注入的大量切削液，可使脱落的磨粒及时冲走，还可使加工表面得到充分冷却，所以工件发热少，不易烧伤，而且变形层很薄，从而可获得较高的表面质量。 2）珩磨可达较高的尺寸精度、形状精度和较低的粗糙度，珩磨能获得的孔的精度为 IT6~IT7级，表面粗糙度Ra为0.2~0.025。由于在珩模时，表面的突出部分总是先与沙条接触而先被磨去，直至砂条与工件表面完全接触，因而珩磨能对前道工序遗留的几何形状误差进行一定程度的修正，孔的形状误差一般小于0.005mm。 3）珩磨头与机床主轴采用浮动联接，珩磨头工作时，由工件孔壁作导向，沿预加工孔的中心线作往复运动，故珩磨加工不能修正孔的相对位置误差，因此，珩磨前在孔精加工工序中必须安排预加工以保证其位置精度。一般镗孔后的珩磨余量为0.05~0.08mm，铰孔后的珩磨余量为0.02~0.04mm，磨孔后珩磨余量为0.01~0.02mm。余量较大时可分粗、精两次珩磨。 4）珩磨孔的生产率高，机动时间短，珩磨一个孔仅需要2~3min，加工质量高，加工范围大，可加工铸铁件、淬火和不淬火的钢件以及青铜件等，但不宜加工韧性大的有色金属，加工的孔径为15~ 500mm，孔的深径比可达10以上。 发动机缸孔珩磨工艺是最后精密加工工序，形成发动机缸孔的最终形状、尺寸和表面精度，对发动机的服役性能起着决定性作用。因此，分析缸孔珩磨工艺过程意义重大。珩磨头的运动轨迹直接反映了珩磨头微观磨粒历经的空间位置。如果将珩磨头上的磨粒视为刚性体，忽略磨粒的破损，则所有磨粒轨迹与缸孔加工表面去除量具有直接映射关系，即油石的运动直接决定了缸孔的表面质量。已有文献研究表明，珩磨油石的运动轨迹与珩磨杆运动、油石分布等密切相关。珩磨头的珩磨速度、切削交叉角、下端停留时间、上下端越程等运动参数对珩磨精度具有较大影响。 该研究拟忽略油石压力因素的影响，通过分析珩磨头的运动轨迹与珩磨速度、切削交叉角、下端停留时间、上下端越程等运动参数的关系，建立珩磨缸孔表面精度控制模型。通过选取油石上的部分磨粒点，并重构这些磨粒点的运动轨迹，研究运动参数对珩磨头周向相位角变化的影响规律，预测珩磨轨迹的分布密度，并且将分布密度与缸孔表面材料去除量相关联，提供缸孔珩磨精度控制的理论基础。 调整珩磨头的运动参数可以获得任意的旋转相位角。其中旋转速度与旋转相位角成正比例函数，下端点停留时间、上下端越程与旋转相位角正相关；往复速度与旋转相位角反相关；下端点停留时间影响缸孔下端部分区域内的珩磨质量，但不会改变缸孔整体的网纹交角。旋转速度与往复速度共同决定网纹交角大小；在不改变珩磨旋转速度和往复速度的情况下，可以通过选取上下端越程与停留时间获得合理的旋转相位角，获得均匀的珩磨轨迹，从而有效提高发动机缸孔的珩磨精度。 珩磨加工是液压油缸和内燃机汽缸套等内孔表面进行精加工的一种相对低速的加工技术，国内普遍存在珩磨加工效率低，珩磨油石的磨削性能对珩磨加工过程及结果有着重要的影响，文中采用两种不同的国内外珩磨油石，以氧化铝为磨粒材料对工程油缸进行珩磨加工，

珩磨加工的特点

珩磨加工的5个技术特点 大足同进 1）加工精度高 珩磨可达较高的尺寸精度、形状精度和较低的粗糙度，珩磨能获得的孔的精度为 IT6～IT7 级，表面粗糙度 Ra 为 0.2～0.025um。孔的圆度和圆柱度误差可控制在3～5um的范围之内。由于在珩磨时，表面的突出部分总是先与砂条接触而先被磨去，直至砂条与工件表面完全接触，因而珩磨能对前道工序遗留的几何形状误差进行一定程度的修正，孔的形状误差一般小于 0.005mm。一般中小型的通孔，圆柱度可达 0.001mm 以内。壁厚不均匀的零件,如连杆,其圆度能达到0.002mm。大孔(孔径>200mm),圆度也可达 0.005mm。如没有环槽或径向孔等,直线度达到0.01mm/1m以内也是有可能的。珩磨比磨削加工精度高,因为磨削时支撑砂轮的轴承位于被珩孔之外,会产生偏差,特别是小孔加工,磨削精度更差。珩磨一般只能提高被加工件的形状精度,要想提高零件的位置精度,需要采取一些必要的措施。如用面板改善零件端面与轴线的垂直度(面板安装在冲程托架上,调整使它与旋转主轴垂直,零件靠在面板上加工即可)。 2）表面质量好 表面为交叉网纹，有利于润滑油的存储及油膜的保持。有较高的表面支承率（孔与轴的实际接触面积与两者之间配合面积之比），因而能承受较大载荷，耐磨损，从而提高了产品的使用寿命。珩磨速度低，一般在 100m/min 以下，仅为普通磨削的 1/3～1/100 ，且油石与孔是面接触，因此每一个磨粒的平均磨削压力小，磨粒的垂直负荷仅为磨削的 1/50～1/100，这样珩磨时，工件的发热量很小，工件表面几乎无热损伤和变质层，变形小。珩磨加工面几乎无嵌砂和挤压硬质层。在珩磨时，注入的大量切削液，可使脱落的磨粒及时冲走，还可使加工表面得到充分冷却，所以工件发热少，不易烧伤，而且变形层很薄，从而可获得较高的表面质量。一般通过珩磨能获得较高的表面质量，表面粗糙度Ra为0.2～0.025um，表层金属的变质缺陷层深度极微（2.5～25um）。 3）加工范围广 主要加工各种圆柱形孔：通孔、轴向和径向有间断的孔，如有径向孔或槽的孔、键槽孔、花键孔、盲孔、多台阶孔等。另外,用专用珩磨头,还可加工圆锥孔、椭圆孔等,但由于珩磨头结构复杂,一般不用。用外圆珩磨工具可以珩磨圆柱体,但其去除的余量远远小于内圆珩磨的余量。珩磨几乎可以加工任何材料，特别是金刚石和立方氮化硼磨料的应用，进一步拓展了珩磨的运用领域，同时也大大提高了珩磨加工的效率。 珩磨孔的生产率高，机动时间短，珩磨 1 个孔仅需要 2～3min ，加工质量高，加工范围大，可加工铸铁件、淬火和不淬火的钢件以及青铜件等，加工的孔径为15～500mm ，孔的深径比可达 10 以上的深孔。但珩磨不适用于加工塑性较大的有色金属工件上的孔。 4）切削余量少 珩磨加工是所有加工方法中去除余量最少的一种加工方法。在珩磨加工中，珩磨头与机床主轴采用浮动联接，珩磨头工作时，由工件孔壁作导向，沿预加工孔的中心线作往复运动，故珩磨加工不能修正孔的相对位置误差，因此，珩磨前在孔精加工工序中必须安排预加工以保证其位置精度。 珩磨工具是以工件作为导向来切除工件多余的余量而达到工件所需的精度。珩磨时，珩磨工具先珩工件中需去余量最大的地方，然后逐渐珩至需去除余量最少的地方。一般：镗孔后的珩磨余量为0.05～0.08mm，铰孔后的珩磨余量为0.02～0.04mm，磨孔后珩磨余量为0.01～0.02mm 。余量较大时可分粗、精两次珩磨。 5）纠孔能力强

珩磨工艺原理

珩磨工艺原理 一、珩磨工艺原理 珩磨是磨削加工的特殊形式，又是精加工中一种高效加工方法。这种工艺不仅能往除较大的加工余量（在50年代珩磨还是作为抛光用），而且是一种高精密零件尺寸、几何外形精度和表面粗糙度的有效加工方法。 (一)珩磨加工的特点: 1.加工精度高： 特别是一些中小型的光通孔，其圆柱度可达0.001mm 以内。一些壁厚不均匀的零件，如连杆，其圆度能达0.002mm。对于大孔(孔径在200mm以内)，圆度也可达0.005mm，假如没有环槽或径向孔等，直线度在0.01mm 以内也是有可能的。珩磨比磨削加工精度高，磨削时支撑砂轮的轴承位于被珩孔之外，会产生偏差，特别是小孔加工，磨削比珩磨精度更差。珩磨一般只能改变被加工件的外形精度，要想改变零件的位置精度，需要采取一些必要的措施。如用面板改善零件端面与轴线的垂直度(面板安装在冲程臂上，调它与旋转主轴垂直，零件靠在面板上加工即可)。 2. 表面质量好： 表面为交叉网纹，有利于润滑油的存储及油膜的保持。有较高的表面支承率（孔与轴的实际接触面积与两者之间配合面积之比），因而能承受较大载荷，耐磨损，从而进步了产品的使用寿命。珩磨速度低（是磨削速度的几十分之一），且油石与孔是面接触，因此每一个磨粒的均匀磨削压力小，这样工件的发热量很小，工件表面几乎无热损伤和变质层，变形小。珩磨加工面几乎无嵌砂和挤压硬质层。磨削比珩磨切削压力大，磨具和工件是线接触，有较高的相对速度。因而会在局部区域产生高温，会导致零件表面结构的永久性破坏。 3. 加工范围广： 主要加工各种圆柱形孔：光通孔。轴向和径向有中断的孔，如有径向孔或槽的孔、键槽孔、花键孔。盲孔。多台阶孔等。另外，用专用珩磨头，还可加工圆锥孔，椭圆孔等，但由于珩磨头结构复杂，一般不用。用外圆珩磨工具可以珩磨圆柱体，但其往除的余量远远小于内圆珩磨的余量。几乎可以加工任何材料，特别是金刚石和立方氮化硼磨料的应用。同时也进步了珩磨加工的效率。 (二)珩磨加工原理: 1. 珩磨是利用安装于珩磨头圆周上的一条或多条油石，由涨开机构（有旋转式和推进式两种）将油石沿径向涨开，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; 或珩磨头只作旋转运动，工件往复运动，从而实现珩磨。 2. 大多数情况下，珩磨头与机床主轴之间或珩磨头与工件夹具之间是浮动的。这样，加工时珩磨头以工件孔壁作导向。因而加工精度受机床本身精度的影响较小，孔表面的形成基本上具有创制过程的特点。所谓创制过程是油石和孔壁相互对研、互相修整而形成孔壁和油石表面。其原理类似两块平面运动的平板相互对研而形成平面的原理 珩磨时由于珩磨头旋转并往复运动或珩磨头旋转工件往复运动，使加工面形成交叉螺旋线切削轨迹，而且在每一往复行程时间内珩磨头的转数不是整数，因而两次行程间，珩磨头相对工件在周向错开一定角度，这样的运动使珩磨头上的每一个磨粒在孔壁上的运动轨迹不会重复。此外，珩磨头每转一转，油石