雙進給陶瓷珩磨刀具的應用研究

季思文 曹晏墅 房金陽

(北京奔馳汽車有限公司，北京 100176)

缸孔加工是發動機加工中的關鍵工序，珩磨作為其最終工序，加工時刀具(圖1)做回轉和上下往復的運動，在加工至目標直徑的同時要形成特殊網紋。由于珩磨后的缸孔直接影響發動機磨合及儲油效果，其對圓柱度、表面粗糙度(主要指Rk, Rpk, Rvk這3個指標)要求較高。加之本身的復雜性，一直是行業中的加工難點。針對于雙進給、陶瓷砂條的珩磨刀具形式，通過多年的應用實踐，總結了以下幾種問題及解決方式供大家參考。

雙進給是指一把珩磨刀具具有兩個芯軸，先后獨立漲開進行半精和精加工(結構如圖2)，砂條粘結在刀體表面(圖2中的③)，砂條一般有兩種材質，金剛石或陶瓷。金剛石材質硬，顆粒脫落緩慢，壽命較長，在加工前需要規圓(類似于車削的工序用以保證其圓柱度)，陶瓷較軟，顆粒脫落較快，不需規圓。本文主要闡述后者。本文中涉及的珩磨刀具，結構上為6(半精砂條)+4(精砂條)形式。

1 缸孔表面中間橫向紋路

缸孔中部出現沒有網紋角的橫向紋路(圖3)，出現此問題的工件往往是連續的，紋路致密，或淺或深。

珩磨時，刀具從上換向點運動至下換向點，然后靜止一段時間，一般為0.1～0.6 s(稱之為下換向延時)，有利于缸孔形成上大下小具有微小錐度的缸孔形狀。分析橫紋的出現發生在下換向延時期間，故驗證減小延時時間，橫紋消失。

如此一來，便容易導致下缸孔直徑偏小，可調整上換向點位置使上部加工尺寸減小，然后再增大缸孔直徑補償值(結束值校正值)。

2 缸孔表面軸向亮暗相間的紋路

換刀后的前幾個工件有時會發生圖4所示的現象，即缸孔表面出現軸向方向的亮暗相間的條紋，珩磨若干件后逐漸消失。

如上所述，陶瓷材料較軟，砂條粘結在刀體上之后，完全靠加工進行修型，砂條廠家一般不標注直線度公差。在應用中發現，當刀具圓周方向上的若干砂條圓柱度超出一定范圍時，換刀后的首件或開始若干件由于砂條的貼合度不均會出現上述問題。所以對于陶瓷類珩磨刀具，雖不需要規圓，但同樣需要根據各廠家的實際情況對其圓柱度進行控制，必要時可進行打磨或預珩磨。

3 “珩磨不動”的問題

本文所指的“珩磨不動”是指在換上刀具之后，按照步驟將珩磨壓力增大到極限值，缸孔直徑無變化的一種現象。此問題只發生在珩磨采用單一轉向加工時。

在多年的應用過程中，試驗過國內外不同廠家的多種型號砂條，這種問題都有發生。主要原因在于珩磨砂條的修銳靠單方向不能100%地順利進行。

修銳就是將砂條表面的結合劑去除，露出圖5中黑色顆粒所示的磨料。

加工中如果采用珩磨一件換向一次的方式，那么砂條的修銳更順暢，但同時面臨修銳速度過快導致的刀具壽命低的問題。所以，“珩磨不動”可以通過換向加工解決，但需考慮壽命問題，如要兼顧，則可以考慮在保證質量要求的前提下采用顆粒度較大的砂條。

4 缸孔表面的劃傷

缸孔表面的劃傷是珩磨中普遍存在的問題，如圖6所示。主要考慮兩個原因，一是珩磨砂條中存在的難以脫落的大顆粒，二是珩磨油中存在的硬質顆粒(如圖7所示)。

對于珩磨砂條內存在的大顆粒，由于不同品牌的珩磨砂條制作工藝以及質量控制有所區別，可以通過嘗試不同品牌的砂條進行改善。

珩磨油的監控除了雜質總量的監測以外，很有必要進行雜質顆粒度的分布監測,選用合適規格的濾紙等。造成如6圖所示劃傷的顆粒最大直徑應該在50 μm以上。

5 總結

珩磨的應用對提高發動機使用壽命乃至經濟性、動力性有著極其重要的意義，特別是對解決發動機早磨和機油耗量高等問題起著至關重要的作用。本文總結的幾種問題，希望能給同行解決珩磨質量問題提供借鑒。

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