发动机缸孔加工对发动机的影响及关键工艺

张凌峰，喻 岩

（一拖（洛阳）柴油机有限公司，河南 洛阳 471000）

随着经济的发展，汽车整体技术日新月异，而作为汽车发动机加工的关键工序--缸孔加工现在倍受人们的关注。

1 缸孔加工的重要性

缸孔作为发动机的重要组成部分，它的精确度直接影响发动机的工作效率。发动机工作时，活塞环与缸孔在高温高压的环境中摩擦，缸孔的垂直度、圆柱度，缸孔表面的珩磨网纹等对发动机性能影响较大，所以缸孔加工采用的工艺显得尤为重要。

2 缸孔加工的关键内容

为满足发动机的性能需求，提高发动机缸孔的加工制造精度，除采购高精度的加工设备外，仍需采用较为先进的工艺方式。

（1）缸孔的精镗工艺。在镗缸孔工位，面对较大马力发动机缸孔孔径大、冲程长等情况，又要满足短加工节拍的需求，采用如下工艺路线：

半精镗缸孔/止口→测量顶面与止口距离→镗车止口→拉镗缸孔

以上全部内容均排布在同一镗头完成，其中，半精镗缸孔为4刃，半精镗止口为2刃，利用进口刀具的制造精度优势，弥补切削内容多的缺点，满足了加工节拍。测量顶面与止口的距离，通过NC进行记录并补偿，保证加工尺寸。

通过伺服电机推拉机床主轴内V轴，控制滑块带动出刀装置。主轴保持旋转，通过V轴进给对止口面进行车削。满足较高的止口深度以及其他形位公差要求。

镗车止口后，仍通过V轴推出缸孔精镗刀片。主轴保持旋转，利用镗头返程对缸孔进行拉镗加工。

通常采用2次走刀加工缸孔的工艺路线有两种。一是采用双镗刀，在加工中心上采用2把不同的半精、精加工镗头分别镗削；二是采用阶梯镗刀，将半精、精加工刀片置于同一镗头，待半精加工刀片出刀后开始精加工。相较于以上两种方法，拉镗工艺既避免了换刀误差，提高节拍，又避免了阶梯镗刀悬伸较长，刚性较差的缺点。

在镗削前圆度为20μm的情况下，设镗削工艺系统刚度为1.7×10N/mm，定位误差为0.1mm，镗刀悬伸造成的圆度误差为8mm（阶梯镗刀为12.5mm），则经过计算求出的三种加工方法在误差复映影响下的加工圆度误差分别为：双镗刀0.6mm，阶梯镗刀0.5mm，拉镗0.3mm。可以看出拉镗工艺和整个工艺路线的先进性和稳定性。

（2）缸孔的珩磨工艺。除缸孔的精镗工艺之外，缸孔的珩磨工艺改进的地方也有许多。珩磨作为发动机缸孔的最终加工工序，按照传统观念，发动机缸孔表面的粗糙度Ra值越小，对活塞环的摩擦越小，发动机性能越好。但通过大量的研究和实践证明，事实情况并非如此，平台珩磨技术应运而生。该技术在珩磨过程中，控制珩磨网纹，利用珩磨条加工出的一定宽度和密度的凹谷储存润滑油，可有效降低机油耗、缩短磨合期、提高使用寿命。

我厂目前采用德国NAGEL公司生产的NC立式双轴三工位珩磨设备，配有双涨舒系统，粗珩配有8根珩磨条，精珩配有12根珩磨条，均采用金刚石珩磨砂条。其中，立式结构可有效避免卧式珩磨的重力问题。设备采用NC控制，增加珩磨过程的可控性，并有效记录珩磨数据，方便追溯。利用双涨舒系统将基础珩和平台珩排布在同一珩磨头上，有效避免重复定位误差，提高珩磨质量。设备工艺路线如下：

粗珩→基础珩（精珩）→平台珩

粗珩的作用为大幅度磨削基准尺寸，修正精镗与珩磨之间的重复定位误差，消除精镗的质量波动。使缸孔、缸套接近成品尺寸，降低Ra值，为后续基础珩和平台珩打好基础。配有气动检测装置，控制珩磨直径。

基础珩顾名思义，是为平台珩打下基础，进一步提高珩磨表面质量，保证平台珩的结构基础，加工出缸孔储油

的波谷。利用精珩轴的6根珩磨头进行加工，提高缸孔圆度、圆柱度等形位公差。

平台珩作为珩磨技术的难点，也是缸孔质量提高的最终工序，对发动机质量的提高起到了至关重要的作用。其目的为消除结构基础上的波峰，留下支撑结构的小平台。利用精珩轴的双涨舒系统，通过电-机械结构控制平台珩刀具膨胀进行加工。通过控制进给与主轴转速来控制平台珩磨形成的网纹夹角。平台珩后可以达到精度如下：直径尺寸φ110±0.015mm、圆柱度0.008mm、粗糙度算数平均值Ra=0.8μm、粗糙度轮廓的平均峰高Rpk≤0.3μm；粗糙度轮廓的核心高度Rk=0.3～1.0μm、粗糙度轮廓的平均谷深Rvk=1.0～2.2μm、芯部上届处承载率Mr1≤10%、芯部下届处承载率Mr2≥65%、网纹夹角45°±5°。

3 结语

随着经济的不断发展，发动机的作用无可代替，作为工业方面的心脏需要更为其完善的性能，进而降低PM（颗粒）排放量和自由烟度，解决部分发动机活塞漏气量大、烧机油、积碳、拉缸排放性差等问题。