珩磨加工中在线测量与尺寸控制专利浅析

摘 要：汽车、航空航天、模具制造和仪器仪表等行业的快速发展，对高精度数控珩磨机的需求量越来越大。在线测量是数控珩磨机的重要组成部分，是形成珩磨机闭环控制系统的必须环节，也是控制珩磨孔加工尺寸分散度、提高形状精度，保证加工质量的有效手段。尺寸控制系统是珩磨機的重要组成部分，是保证加工质量，提高加工效率的有效手段。本文着重于珩磨加工中的在线测量与尺寸控制技术，统计和归纳了该技术领域的国内外专利文献，梳理了该领域的技术发展脉络，最后结合具体案例阐述了技术综述在审查实践中的应用。

关键词：珩磨；在线测量；尺寸控制；专利

1、引言

珩磨是指采用磨粒粘结在一起的磨具与工件表面面接触，进行相对的旋转、往复运动或其它自由度运动，通过两者之间相互修正作用，以提高工件尺寸精度、几何形状精度和表面质量的磨削方法。通过珩磨加工不但能够有效提高零件的尺寸精度、形状精度和表面质量，而且能够获得交叉网纹，有利于润滑油的贮存及油膜的保持，获得较高的表面支承率，已成为发动机气缸套、气缸体以及工程机械中重要的液压缸等精密偶件孔加工必不可少的工艺技术。

珩磨加工于1910～1912年起源于德国。1924年美国的巴恩斯公司为加工汽车内燃机气缸体、缸孔而设计制造了珩磨机，使用油石液压扩张机构，可以切除大余量，自动测量也开始出现。1938年，珩磨进给机构进一步改善，开始控制油石进给速度，并能补偿油石磨损，从而实现尺寸的精确控制。

目前珩磨加工的专利申请主要分为：珩磨机床、珩磨工具（珩磨头）、珩磨加工中的自动控制。珩磨加工中的自动控制是指珩磨加工的数字化控制，实现加工过程中的在线测量以及尺寸控制。随着测量技术和计算机技术的发展，将在线测量技术应用到内孔珩磨孔径的尺寸测量中，可以提高生产效率，方便实现内孔珩磨加工自动化。

2、专利现状分析

从下图2-1中可以看出，在1994年以前，涉及珩磨加工中在线测量与尺寸控制的专利申请量较少且处于平稳的状态，显示出在那之前人们对珩磨加工中自动控制的相关技术研究较少。而在1995年，对珩磨加工中在线测量与尺寸控制的专利申请出现了一个小高峰，从而侧面反映了当时人们对该技术的浓厚兴趣；接着，在2004年至2013年之间是专利申请量大爆发的时间，不进反映出该技术理论研究已经日渐成熟，且技术的应用正处于快速发展阶段。

通过统计珩磨加工中在线测量与尺寸控制的全球专利申请，发现极少数为个人申请，少数为高校申请，其他绝大多数的专利申请的申请人均为公司，可见对于珩磨加工中在线测量与尺寸控制技术主要是在应用中不断发展的，该主题的专利保护与经济活动联系紧密。

从图2-2中可以看出，珩磨加工中在线测量与尺寸控制的相关专利申请的来源国主要是德国，而中国对于该方向的专利申请主要集中在2002年以后。由此来看，中国的相关技术发展较为晚，国内对该技术有待进一步发展。

由于珩磨加工技术是随着汽车发动机技术的发展而发展的，因此，在国内外专利申请主要申请人中，有一些是汽车企业，例如：日本的NISSAN、日本的TOYOTA等。而全球申请量最多的是德国NEGEL公司，该公司专注于珩磨和超精磨两大领域制造的技术研究。而在中国，苏州信能精密机械有限公司的申请量仅次于德国NEGEL公司，可以看出，该公司系国内珩磨加工技术较为成熟的公司之一。

3、珩磨加工中在线测量与尺寸控制专利技术发展路线

珩磨加工中的自动控制方式主要分为气动量仪式和机械量规式两种，其中气动测量以其良好的无损性、稳定性、高灵敏性、易实现复合参数测量和独特的自洁功能而在内孔珩磨在线测量中得到了日益广泛的应用。

图3-1为珩磨加工中在线测量与尺寸控制专利技术发展路线。由图3-1可知，珩磨加工中在线测量技术发展成熟较晚，历经了机械量规式自动控制以及气动测量方式，其中还出现了其他方式，例如油压控制等，最后珩磨加工朝向全自动化发展，实现了全电机控制，在线测量的同时实现闭环反馈，调整尺寸误差，提高加工精度，进一步实现珩磨加工的自动化。

4、总结与建议

国内企业对于珩磨加工中在线测量与尺寸控制技术的研究开始较晚，国内整体技术研究落后于国际水平。因此，在以后的研究中，应紧跟国际发展脚步，针对珩磨加工中的自动化技术进行研究，努力提高专利申请质量，以期望能赶上国际技术发展水平。企业与科研单位及高校应注重专利布局，积极开展深入合作，推进技术升级换代，掌握该领域的核心专利技术。

作者简介：龚颖（1990—），女，国家知识产权局专利局专利审查协作湖北中心审查员，从事机床、磨削领域的专利实质审查工作。