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(wěn)定高效地發(fā)揮珩鉸工藝優(yōu)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(fā)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(fā)生；對于商用發(fā)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(tài)，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(wěn)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(yǎng)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?？s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(yǎng)。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(wěn)；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(fā)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(wěn)。

（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(fā)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(guī)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(yǎng)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(fā)現，如局部脫落將邊緣修整后不影響使用，如連續(xù)區(qū)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(yǎng)周期，一般每1年需要解體做一次深度保養(yǎng)。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(jiān)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(tài)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(fā)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(fā)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.