发动机缸孔珩磨网纹评定及常见网纹问题解析

李坤航 赵晓克

（蜂巢动力系统江苏有限公司，江苏 扬中 212200）

一、前言

这几年来，汽车行业在我国的蓬勃发展大家有目共睹。汽车在国内的人均保有量越来越大。全国各汽车公司之间的竞争更是越演越烈。怎样才能脱颖而出赢得市场是他们首要关心的问题。另一方面，随着人们环保意识的提高，加上油价攀升等众多因素的影响，购车群体对汽车的经济性、环保性越来越重视。改善发动机加工工艺、降低发动机的油耗及尾气排放是汽车赢得市场的重大突破口。

二、珩磨的原理

珩磨是利用安装在珩磨头圆周上的多条油石，由张开机构将油石沿径向张开，使其压向工件孔壁，以便产生一定的面接触。同时使珩磨头旋转和往复运动，零件不动；或者珩磨头只作旋转运动，工件往复运动从而实现珩磨。

珩磨时，油石上的磨粒以一定的压力、较低的速度对工件表面进行磨削、挤压和刮擦。油石作旋转运动和上下往复运动，使油石上的磨粒在孔表面所形轨迹成为交叉而又不重复的网纹。与内孔磨削相比，珩磨参加切削的磨粒多，加在每粒磨粒上的切削力非常小，珩磨切速低，仅为砂轮磨削速度的几十份之一，在珩磨过程中又旋转加大量的冷却夜，使工件表面得到充分的冷却，不易烧伤，加工变形层薄，故能得到很理想的表面纹理。珩磨的切削分为定压切削和定量切削两种。定压进给中进给机构以恒定的压力压向孔壁，共分三个阶段：

第一个阶段是脱落切削阶段，这种定压珩磨，开始时由于孔壁粗糙，油石与孔壁接触面积很小，接触压力很大，孔壁的突出部分很快被磨去。而油石表面因接触压力大，加上切屑对油石粘结剂的磨耗，使磨粒与粘结剂的结合强度下降，因而有的磨粒在切削压力的作用下自行脱落，油石面即露出新磨粒，即油石自锐。

第二阶段是破碎切削阶段，随着珩磨的进行，孔表面越来越光，与油石接触的面积越来越大，单位面积的接触压力下降，切削效率降低。同时切下的切屑小而细，这些切屑对粘结剂的磨耗也很小。因此，油石磨粒脱落很少，此时磨削不是靠新磨粒，而是由磨粒尖端切削。因而磨粒尖端负荷很大，磨粒容易破裂、崩碎而形成新的切削刃。

第三阶段为堵塞切削阶段。继续珩磨时油石和孔表面的接触面积越来越大，极细的切屑堆积于油石与孔壁之间，不易排除，造成油石堵塞，变得很光滑。因此油石切削能力极低，相当于抛光。若继续进行油石堵塞严重而产生粘结性堵塞时，油石完全失去了切削的能力并严重发热，孔的精度和表面粗糙度均会受到影响。此时应尽快结束珩磨。定量珩磨是指进给机构以恒定的速度扩张进给，使珩磨强制性地切入工件。

三、平台珩磨表面特征参数

不同的厂家对平台珩磨的要求都有所不同，但其形态都必然要通过各种参数表现出来，要探讨珩磨技术，就必须要对各种表征网纹特征的参数有所了解。常见的有Ra、Tp（Rmr）、Abbott 曲线、Rk、Rpk、Rvk、Mr1、Mr2、网纹角θ 等。Ra：轮廓算术平均偏差，是公认的、广泛应用的、国际粗糙度参数。它是在取样长度轮廓偏距绝对值的算术平均值。从定义可知Ra 值仅表示表面轮廓的平均粗糙程度，不能表征轮廓形状结构特征。Ra 相同的表面，其轮廓形状可能不同，甚至相差很大，因此，使用Ra 值评价平台网纹表面结构有一定的局限性。

四、影响平台珩磨加工效率与质量的因素

（一）切削余量

气缸套在进入珩磨之前，需要有一道精镗的工序，缸孔精镗后切削余量的大小，是影响平台珩磨加工效率与质量的一个重要因素。小的加工余量，能提高珩磨加工的效率，但是加工余量不能过小，否则会导致粗珩沟槽不够、不均匀、网纹不清晰等表面缺陷。如果珩磨余量过大、珩磨时间就会变长，以致加工过程中产生的大量切削热难以及时排散，冷却后孔径变小，直接影响孔的尺寸精度。珩磨加工余量主要是根据工件材料的硬度、孔径大小以及珩磨前孔的加工精度来选择。一般取前道工序形状误差及表面变形层综合误差的2 ～3 倍。

（二）珩磨油石

对珩磨的表面质量起决定因素的是珩磨条，即珩磨油石。缸套内孔的珩磨加工必须根据缸套材质、产品图要求等正确地选择珩磨油石,这是保证有效完成缸套珩磨加工的重要条件之一.油石的性能,主要是由磨料、磨料的粒度、油石的硬度及结合剂等因素决定的,珩磨加工还受油石的规格及珩磨头中油石的数量影响.因此,我们在选择珩磨油石时应综合考虑上述因素的影响。选择粗珩（拉沟槽）油石尤为重要，应综合考虑各种参数，一般应先考虑Rz，根据Rz 的大小选择油石的粗细，其次是考虑Mr2，油石粒度越小，硬度越高，其Mr2 值就越小。

磨料是油石的基本材料，油石选用磨料是要根据工件而定的，常用的磨料有白刚玉、碳化硅、立方碳化硅、立方氮化硼、金刚石等。油石磨料选用不合适会直接影响到珩磨加工的表面量。刚玉系珩磨油石，适宜加工淬火钢、高碳钢以及薄壁零件和抗拉强度高、韧性较大的金属；碳化硅系油石适用于珩磨强度低和性能脆的材料，如铸铁及黄铜等有色金属和非金属材料，金刚石系油石适合于加工韧性较差的硬或软的工件材料，立方氮化硼是加工钢材料的一种好磨料，尤其适合于加工硬且韧性大的钢件材料，如特种工具钢(高钒高速钢)、耐热合金钢、镍基高温合金、钛合金和高铬不锈钢等。

响珩磨质量的因素、都是以当前的平台珩磨水平为基础的，并不代表将来的珩磨水平。希望读者能与时俱进，主动了解更新、更先进的珩磨加工技术。