精密孔系加工中珩鉸工藝的常見問題分析

摘 要：文章介紹了在精密孔系珩鉸過程中出現的孔壁劃傷、同軸度異常、珩鉸刀卡滯等常見問題，并進行根因分析，總結出一套應對方案，用于提升生產效率，保證產品質量。希望文章中的案例分析能夠為讀者提供一種新的解決思路，穩定高效地發揮珩鉸工藝優勢。

關鍵詞：珩鉸 可漲導條 精密加工 表面質量

珩鉸工藝在精密孔系加工中應用較多，尤其在閥體、發動機缸體曲軸孔、缸蓋凸輪軸孔的加工中應用普遍，該工藝能顯著提升孔徑的圓度及表面質量，與此同時，由于珩鉸采用金剛石砂條，孔徑尺寸保持性較好，文章結合缸體曲軸孔珩鉸案例，分析并總結常見問題的解決方法，以提升珩鉸在實際生產中的應用水平。[1]

1 珩鉸工藝特點

1.1 珩鉸工藝參數及基本原理

一般缸體曲軸孔在半精鏜、精鏜后再進行珩鉸，珩鉸余量一般在0.05-0.07之間；以NAGEL珩鉸機為例，在珩鉸前首先對曲軸孔直徑進行探測，避免撞機事故發生；對于商用發動機缸體，大多采用蠕鐵或灰鐵材質，珩鉸時轉速一般選擇200r/min，進給量6mm/r 進行加工，具體參數根據實際場景有所差異，如對紋路角度有要求時需單獨計算；為保證同軸度，貼壁漲緊力一般選擇15%-20%。[2]

工件定位夾緊后珩鉸開始，起初珩鉸刀在縮回狀態，主軸不轉，滑臺通過浮動連接桿，帶著刀具穿過導套進入工件1-2檔曲軸孔內，之后導條開始貼壁漲開，主軸旋轉，滑臺工進進行珩鉸，待珩鉸刀圓柱部分珩出工件第7檔時（上換向點），滑臺工退，在到達移出功能點時，導條縮回，主軸停轉，最后刀具停留在導套圓孔內，等待加工下一件。[3]

1.2 珩鉸刀基本結構

珩鉸刀如圖1所示，包含：前端預珩鉸砂條，前端固定陶瓷條，前端可漲陶瓷導條，中間金剛石砂條，后端可漲陶瓷導條，以及覆蓋在可漲導條圓周的彈簧等部件。彈簧用于導條縮回刀體；中間部分的金剛石砂條是固定在刀體上，砂條下方有斜鐵調整機構通過3根連接桿與調刀機構連接，如此，刀具調整時3塊砂條同時漲大至相同尺寸，保證砂條與陶瓷條的同軸度；砂條前面約70%長度是錐面承擔主要的珩鉸切削力，中間20%長度是圓柱部分，用于保證孔徑的最終尺寸，并對孔徑進行小余量磨削，提升孔徑圓度及表面質量，最后10%仍是錐面，用于刀具回退時方便進入孔內。

在珩鉸刀內部有配磨好的高精度芯軸，該芯軸通過5個錐面，推動可漲陶瓷導條同時漲開或縮回，在加工時提供恒定的貼壁力，支撐整個刀具，使珩鉸平順穩定；可漲導條側面與刀體經配磨保證兩者間隙在0.005mm以內，且導條兩側面在保養時不可拋光，只能用WD-40清洗干凈。

2 珩鉸過程常見問題分析

2.1 孔徑表面劃傷

在實際生產中，劃傷時常出現在第一檔（如圖2所示），其主要原因是第一檔是貼壁漲開刀具切入點，同時也是導條縮回時整個刀體旋轉停止后停留在第一檔孔內，如導條縮回不及時，或縮刀點與縮刀速度、主軸停轉位置以及主軸移出速度未計算匹配，導致珩鉸刀前端預珩鉸部分未正常縮回并與第一檔孔壁接觸造成劃傷；以下是一些應對措施。

（1）精確計算刀具縮回用時與主軸退刀用時，需保證刀具前端預珩鉸部分在進入第一檔前已經充分縮回；需注意刀具縮回也不應過早，因為過早縮刀，主軸還在旋轉，刀具在曲軸孔內仍舊旋轉，此時沒有導條支撐，刀具震動劇烈，易造成導條崩損或砂條顆粒脫落。

（2）珩鉸刀需定期保養。由于珩鉸余量一般在0.05mm-0.07mm之間，珩鉸后的鐵粉一般會進入導條與刀體之間（如圖3所示），當累積到一定程度時，導條回縮阻力增大，四周彈簧不足于將導條縮回至刀體內，造成孔徑內壁劃傷。

（3）當以上措施難以湊效時，在保證孔徑圓度的前提下，可以嘗試將貼壁力適當下調，減小導條與工件表面的摩擦力。

當劃傷出現在其他檔位時，應充分檢查刀具砂條是否有磨粒脫落，并對砂條兩側進行修整，與此同時檢查珩磨液濃度以及過濾精度，觀察珩磨過程是否平穩；此時貼壁力調整對孔壁表面質量仍有改善，但須注意孔徑圓度及各檔同軸度數據。

2.2 珩鉸導條破損

新的珩鉸刀或更換新的砂條后的首件試切，如砂條尺寸未調整好，導條容易發生崩損。

（1）當砂條圓柱部分最大徑比來料孔徑還要小時，后端陶瓷導條在剛進入工件時易造成陶瓷崩損，其主要原因是后端可漲陶瓷導條直徑一般比前端導條大0.02mm，由于前端導條已經貼壁漲緊在來料底孔內，如果砂條沒有將孔徑加工至更大尺寸，后端導條進入時工件時，工件對導條的擠壓會非常顯著，極易造成陶瓷導條崩損。

（2）砂條前面70%部分錐度不可過大，當錐度較大時，珩鉸產生的進給抗力加大，當該阻力接近進給伺服軸力時，機床及刀具會出現抖動，造成導條崩損。

（3）可漲陶瓷導條的表面質量對貼壁后的主軸轉矩影響較大，在配合珩磨油的情況下，使用更高光潔度的陶瓷材料，會使珩鉸過程更加平穩。

（4）前后端可漲導條直徑未做精細控制，以及芯軸錐面精度丟失也是造成珩鉸刀在工件內震刀的主因，該情況在更換導條，并對導條再次歸圓時發生頻繁，文章不再展開說明。如陶瓷導條有局部個別脫落，不影響整體使用，過程中需要加強過程點檢。

2.3 其他問題及注意事項

工件最后一檔曲軸孔直徑呈現喇叭狀時，需要增加珩鉸刀的工進行程，使珩鉸刀圓柱部分珩出工件。

工件同軸度或圓度較差時，需要關注芯軸及導條的貼壁力是否充分，以及在退刀時導條縮回是否過早。

珩磨液的過濾精度十分關鍵，過濾精度要控制在0.01以內，如濾紙規格選擇有誤會導致珩磨液內存有大量的鐵泥，一方面造成縮刀卡滯，同時會增加貼壁旋轉時主軸扭矩，并劃傷工件。[4]

3 珩鉸刀日常點檢及維護

珩鉸刀結構相對復雜，價值較高，且加工孔系質量要求也較苛刻，需要做好開班點檢及周期保養工作，以下項目需重點關注。

（1）砂條是否有破損，或磨粒有脫落跡象，同時，砂條層厚度也需要關注，臨近末尾時提前做好更換準備。

（2）導條是珩鉸刀非常核心的運動部件，也是決定工況及產品質量的關鍵，需要重點關注。導條表面有崩缺或裂紋需及時發現，如局部脫落將邊緣修整后不影響使用，如連續區域崩損嚴重需要重新焊接陶瓷條并歸圓。導條在刀體內的兩側面，以及漲刀芯軸部分，需要根據自身過濾系統精度及加工產品數量確定保養周期，一般每1年需要解體做一次深度保養。其內部結構如圖4、圖5所示。

（3）與珩鉸刀配套的支撐導套需要監控磨損量，一方面，在進刀時，刀具自身軸線會隨著導套磨損而下移，當前端預珩鉸部分倒角不足以彌補時，進刀時會撞擊工件；另一方面，該導套軸心線更不能過高，因為如果導套過高，珩鉸刀在縮刀狀態下進入工件1-2檔后，砂條剛好在導套內，且砂條直徑大于漲開后導條直徑，此時主軸旋轉，砂條與導套干涉，會造成重大的設備財產損失。[5]

4 結語

綜上所述，文章主要介紹了在精密孔系加工中經常用到的珩鉸工藝，闡述了珩鉸的基本原理，以及常用工藝參數，并結合珩鉸曲軸孔案例進行分析，如文所述，各位讀者需要結合珩鉸刀自身結構特點，有針對性的關注導條及砂條的完好性，并結合貼壁力的調整保證珩鉸質量；閥體類珩鉸也存在相似問題，此處不再贅述。希望文章案例及解決方法能對各位讀者提供參考[6]。

參考文獻：

[1]徐明，戚振紅，殷國防，等.工程機械液壓多路閥閥芯孔精密加工探索研究[J].液壓氣動與密封，2019，39（10）：72-74.

[2]林勇.珩鉸工藝在發動機曲凸孔加工中的應用[C]//中國汽車工程學會.2015中國汽車工程學會年會論文集（Volume3）.東風汽車康明斯發動機有限公司;2015：375-377.

[3]王九零.曲軸、凸輪軸孔珩鉸工藝研究[J].汽車工藝師，2020（11）：20-22.

[4]羅采凡.氣缸體主軸承孔珩鉸工藝[J].機械工藝師，1998（01）：35.

[5]鐘美鵬.超聲珩鉸裝置設計與研究[J].新技術新工藝，2003（12）：23-24.

[6]殷國防，唐劍鋒，王宗勇，等.一種用于液壓多路閥閥孔珩鉸的新型設備[J].液壓氣動與密封，2018，38（08）：69-70.