二沖程發動機氣缸珩磨工藝探討

李嘉俊

摘要：二沖程發動機結構雖然簡單，但二沖程發動機的氣缸工藝卻比較復雜，二沖程發動機氣缸一般是用鋁合金壓鑄而成，為了提高壽命，會在氣缸內壁鍍上一層金屬鍍層，金屬鍍層鍍上之后需要進行珩磨加工，使得氣缸內徑以及形狀公差符合相關尺寸要求。本文將對二沖程發動機氣缸珩磨工藝做一個分析。

關鍵詞：二沖程發動機;氣缸;珩磨

1 ?二沖程發動機氣缸的特點

圖1為某二沖程發動機氣缸的剖面圖，從圖片中可以看出氣缸形狀比較復雜，氣缸頂部有火花塞孔，氣缸壁上會開有進排氣口以及掃氣道，氣缸表面有散熱葉片，可以用來散熱，另外氣缸內孔屬于盲孔。

2 ?二沖程發動機氣缸內壁電鍍

出于減輕重量和提高性能的目的，二沖程發動機的氣缸一般是用鋁合金壓鑄而成，但鋁合金的強度較低，很難適應二沖程發動機高強度的工作工況，如果直接使用，二沖程發動機的壽命將會很低，因此為提高二沖程發動機的壽命，通常會在氣缸內壁鍍上一層金屬鍍層，目前常見的金屬鍍層為硬鉻、陶瓷等。

氣缸在壓鑄出來后，首先會進行CNC機加工，保證缸孔形狀和尺寸精度，這是為了電鍍涂層時不會出現缸孔變形或者垂直度不符合要求。二沖程氣缸內壁電鍍特點如圖2所示。

從圖2中可以看出，鍍層在上部和底部都有一個加厚，這是由于氣缸頂部有直角位，以及口部位置有掃氣道的原因，這兩處位置使得電極棒會放電不均勻，造成這兩個位置鍍層太薄或者不均勻，因此在這兩個位置需要適當把電極加大，增加鍍層加厚，保證進行珩磨工藝時可以順利加工。電鍍后鍍層測量如圖3所示。

3 ?二沖程發動機珩磨工藝特點

珩磨工藝是一種特殊的磨削工藝，是用鑲嵌在珩磨頭上的油石對氣缸內孔表面進行精度加工。珩磨頭與氣缸內孔的接觸面積較大，因此加工效率非常高。二沖程發動機氣缸的珩磨工藝主要有兩大特點，珩磨頭設計以及磨削速度設計。

3.1 珩磨頭設計

珩磨頭是珩磨加工的刀具，將表面有鋒利磨粒的油石，如圖4所示，按照氣缸電鍍的特點布置在珩磨頭上，然后對缸孔表面實施加工。二沖程發動機珩磨頭的形式一般會使用兩片瓦形式，如圖5所示，這是因為二沖程氣缸內部多有開孔和溝槽所致，但是這種形式的珩磨頭會導致珩磨油石的損耗增加。

另外由于二沖程氣缸的特殊性，所以油石的排列需要特殊安排。如圖6所示。

從圖6中可以看出中部位置油石設置較少，這是因為中部位置，油石往復運動，可以均勻經過，而且中部電鍍層不會太厚，不需要設置過多。在上部和下部都有增加油石，一般下部會比上部設置多一點油石，這是因為上部位置雖然加厚，但需要珩磨的位置相對較少，因為上部位置有掃氣道。在下部需要設置最多油石，這是因為氣缸底部位置突臺較高，加上是盲孔，珩磨頭沒法完全通過，所以磨石的數量要設置最多，并且還需要預設底部停留時間，彌補底部加厚但珩磨時間太短的問題，以保證珩磨氣缸圓柱度。

3.2 磨削速度設計

二沖程氣缸珩磨加工一般分為粗珩和精珩兩個階段，粗珩階段珩磨頭快速進給，磨去大部分余量，修正內徑尺寸誤差，精珩階段主要是使內徑達到公差范圍，確保缸孔的圓度、圓柱度，并形成表面珩磨網紋。

珩磨頭表面分布多條珩磨條，磨條在孔壁上的切削軌跡由于每分鐘的往復和旋轉速度不一樣，所以是不會重復的，如此多次往復運動，在工件表面形成均勻珩磨網紋。珩磨網紋的夾角與珩磨頭的往復速度及旋轉速度有關。有研究表明，珩磨網紋夾角在25～55°時發動機的油膜穩定性最好。一般二沖程氣缸珩磨頭的轉速設定為120～200rpm，往復運動的速度一般為10000～15000mm/min。

4 ?精度與測量

在生產過程中，二沖程氣缸的測量一般會分為內徑尺寸測量、形狀公差（圓度、圓柱度、垂直度）以及鍍層厚度的測量，在加工過程中，為了能夠快速進行尺寸的確認，一般會采用氣動量儀進行測量，氣動量儀能夠快速準確對氣缸內徑進行測量，測量一般是三個位置：頂部、中部和口部，頂部一般是測量加厚位置確保是否有珩磨到位，中部一般是測量進排氣口附近位置，口部一般是測量距離口部約5mm位置。通過三個位置的對比也可以用來確定缸孔的形狀。如圖7。

氣缸的圓度和圓柱度一般會用圓度儀進行測量，圓度儀能夠描述氣缸的任何位置的內圓形狀，可以確認缸孔是否有變形。如圖8。

垂直度一般是用三坐標測量儀進行測量，三坐標測量儀是一個功能十分強大而且準確性高的高精密儀器，根據設定的程序，可以進行不同的尺寸、位置公差、形狀公差等的測量。如圖9。

鍍層厚度可用膜厚儀進行測量，如圖10。

5 ?總結

二沖程發動機氣缸是二沖程發動機的核心部件，珩磨加工是保證氣缸質量的重要工序，珩磨加工是否良好，對于二沖程發動機的壽命起著關鍵作用。

參考文獻：

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