發(fā)動機缸孔加工對發(fā)動機的影響及關(guān)鍵工藝

張凌峰，喻 巖

（一拖（洛陽）柴油機有限公司，河南 洛陽 471000）

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，汽車整體技術(shù)日新月異，而作為汽車發(fā)動機加工的關(guān)鍵工序--缸孔加工現(xiàn)在倍受人們的關(guān)注。

1 缸孔加工的重要性

缸孔作為發(fā)動機的重要組成部分，它的精確度直接影響發(fā)動機的工作效率。發(fā)動機工作時，活塞環(huán)與缸孔在高溫高壓的環(huán)境中摩擦，缸孔的垂直度、圓柱度，缸孔表面的珩磨網(wǎng)紋等對發(fā)動機性能影響較大，所以缸孔加工采用的工藝顯得尤為重要。

2 缸孔加工的關(guān)鍵內(nèi)容

為滿足發(fā)動機的性能需求，提高發(fā)動機缸孔的加工制造精度，除采購高精度的加工設(shè)備外，仍需采用較為先進的工藝方式。

（1）缸孔的精鏜工藝。在鏜缸孔工位，面對較大馬力發(fā)動機缸孔孔徑大、沖程長等情況，又要滿足短加工節(jié)拍的需求，采用如下工藝路線：

半精鏜缸孔/止口→測量頂面與止口距離→鏜車止口→拉鏜缸孔

以上全部內(nèi)容均排布在同一鏜頭完成，其中，半精鏜缸孔為4刃，半精鏜止口為2刃，利用進口刀具的制造精度優(yōu)勢，彌補切削內(nèi)容多的缺點，滿足了加工節(jié)拍。測量頂面與止口的距離，通過NC進行記錄并補償，保證加工尺寸。

通過伺服電機推拉機床主軸內(nèi)V軸，控制滑塊帶動出刀裝置。主軸保持旋轉(zhuǎn)，通過V軸進給對止口面進行車削。滿足較高的止口深度以及其他形位公差要求。

鏜車止口后，仍通過V軸推出缸孔精鏜刀片。主軸保持旋轉(zhuǎn)，利用鏜頭返程對缸孔進行拉鏜加工。

通常采用2次走刀加工缸孔的工藝路線有兩種。一是采用雙鏜刀，在加工中心上采用2把不同的半精、精加工鏜頭分別鏜削；二是采用階梯鏜刀，將半精、精加工刀片置于同一鏜頭，待半精加工刀片出刀后開始精加工。相較于以上兩種方法，拉鏜工藝既避免了換刀誤差，提高節(jié)拍，又避免了階梯鏜刀懸伸較長，剛性較差的缺點。

在鏜削前圓度為20μm的情況下，設(shè)鏜削工藝系統(tǒng)剛度為1.7×10N/mm，定位誤差為0.1mm，鏜刀懸伸造成的圓度誤差為8mm（階梯鏜刀為12.5mm），則經(jīng)過計算求出的三種加工方法在誤差復(fù)映影響下的加工圓度誤差分別為：雙鏜刀0.6mm，階梯鏜刀0.5mm，拉鏜0.3mm?？梢钥闯隼M工藝和整個工藝路線的先進性和穩(wěn)定性。

（2）缸孔的珩磨工藝。除缸孔的精鏜工藝之外，缸孔的珩磨工藝改進的地方也有許多。珩磨作為發(fā)動機缸孔的最終加工工序，按照傳統(tǒng)觀念，發(fā)動機缸孔表面的粗糙度Ra值越小，對活塞環(huán)的摩擦越小，發(fā)動機性能越好。但通過大量的研究和實踐證明，事實情況并非如此，平臺珩磨技術(shù)應(yīng)運而生。該技術(shù)在珩磨過程中，控制珩磨網(wǎng)紋，利用珩磨條加工出的一定寬度和密度的凹谷儲存潤滑油，可有效降低機油耗、縮短磨合期、提高使用壽命。

我廠目前采用德國NAGEL公司生產(chǎn)的NC立式雙軸三工位珩磨設(shè)備，配有雙漲舒系統(tǒng)，粗珩配有8根珩磨條，精珩配有12根珩磨條，均采用金剛石珩磨砂條。其中，立式結(jié)構(gòu)可有效避免臥式珩磨的重力問題。設(shè)備采用NC控制，增加珩磨過程的可控性，并有效記錄珩磨數(shù)據(jù)，方便追溯。利用雙漲舒系統(tǒng)將基礎(chǔ)珩和平臺珩排布在同一珩磨頭上，有效避免重復(fù)定位誤差，提高珩磨質(zhì)量。設(shè)備工藝路線如下：

粗珩→基礎(chǔ)珩（精珩）→平臺珩

粗珩的作用為大幅度磨削基準(zhǔn)尺寸，修正精鏜與珩磨之間的重復(fù)定位誤差，消除精鏜的質(zhì)量波動。使缸孔、缸套接近成品尺寸，降低Ra值，為后續(xù)基礎(chǔ)珩和平臺珩打好基礎(chǔ)。配有氣動檢測裝置，控制珩磨直徑。

基礎(chǔ)珩顧名思義，是為平臺珩打下基礎(chǔ)，進一步提高珩磨表面質(zhì)量，保證平臺珩的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，加工出缸孔儲油

的波谷。利用精珩軸的6根珩磨頭進行加工，提高缸孔圓度、圓柱度等形位公差。

平臺珩作為珩磨技術(shù)的難點，也是缸孔質(zhì)量提高的最終工序，對發(fā)動機質(zhì)量的提高起到了至關(guān)重要的作用。其目的為消除結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上的波峰，留下支撐結(jié)構(gòu)的小平臺。利用精珩軸的雙漲舒系統(tǒng)，通過電-機械結(jié)構(gòu)控制平臺珩刀具膨脹進行加工。通過控制進給與主軸轉(zhuǎn)速來控制平臺珩磨形成的網(wǎng)紋夾角。平臺珩后可以達到精度如下：直徑尺寸φ110±0.015mm、圓柱度0.008mm、粗糙度算數(shù)平均值Ra=0.8μm、粗糙度輪廓的平均峰高Rpk≤0.3μm；粗糙度輪廓的核心高度Rk=0.3～1.0μm、粗糙度輪廓的平均谷深Rvk=1.0～2.2μm、芯部上屆處承載率Mr1≤10%、芯部下屆處承載率Mr2≥65%、網(wǎng)紋夾角45°±5°。

3 結(jié)語

隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，發(fā)動機的作用無可代替，作為工業(yè)方面的心臟需要更為其完善的性能，進而降低PM（顆粒）排放量和自由煙度，解決部分發(fā)動機活塞漏氣量大、燒機油、積碳、拉缸排放性差等問題。