【摘要】本文針對柴油發(fā)電機缸體生產(chǎn)線珩磨機珩磨缸孔過程中的常見問題展開研究，以珩磨缸孔工藝為起點，提出適用于大批量柔性生產(chǎn)線上問題解決的方案，通過參數(shù)優(yōu)化、刀具材料的配合等方法解決了加工過程中粗糙度超差及圓度超差等問題，從而提高了缸體線珩磨機的加工效率。
缸體是柴油發(fā)電機的重要組成部件之一，而缸孔加工則是缸體加工過程中加工精度和加工難度最高的一個工序。缸孔在柴油發(fā)電機中與活塞接觸，承受著各種復(fù)雜的交變載荷，活塞在缸孔中長期處于高速的相對運動狀態(tài)，因此加工工藝上對缸孔加工的形狀、位置精度及表面粗糙度等，都有著十分嚴格的要求。
一、珩磨缸孔的工作原理
珩磨機珩磨中通常由驅(qū)動珩磨軸上下運動及旋轉(zhuǎn)的伺服系統(tǒng)、控制砂條收漲的漲刀機構(gòu)、控制孔徑大小的檢測裝置等部件組成。珩磨刀體（圖1）與砂條基座配合，通過漲刀機構(gòu)可實現(xiàn)砂條的漲出與收回，從而實現(xiàn)對缸孔的珩磨。在珩磨時，漲刀機構(gòu)收縮頂桿到設(shè)定位置，砂條通過收刀彈簧收縮到設(shè)定的初始位置。此時伺服系統(tǒng)控制主軸移到加工孔上方，主軸開始按照設(shè)定的旋轉(zhuǎn)速度進行旋轉(zhuǎn)，并以設(shè)定的往復(fù)行駛速度向下移動到下?lián)Q向點，并在上、下?lián)Q向點間往復(fù)運動，同時漲刀機構(gòu)控制漲刀桿頂出刀體漲芯，漲芯圓錐與砂條基座斜面接觸，漲芯往前移則砂條開始漲出。當(dāng)砂條以設(shè)定的漲刀速度漲出并與缸孔壁接觸時，切削開始。此時砂條工作面上隨機分布的磨粒形成了眾多的刃尖，被加工金屬表面層有一部分被磨粒磨刃切除，另一部分則被磨拉擠壓，發(fā)生塑性變形并隆起在磨痕兩旁，雖與母體產(chǎn)生晶格滑移，但仍在母體上，不過結(jié)合強度已大大降低，故易被其他磨粒磨刃所切除。同時，檢測裝置透過刀體導(dǎo)向條上的氣檢孔，實時監(jiān)控氣檢壓力變化，并通過氣電轉(zhuǎn)換器監(jiān)控缸孔尺寸，當(dāng)監(jiān)控值到達預(yù)設(shè)值時，漲刀機構(gòu)收刀，主軸上升到初始位置，珩磨缸孔完成。
隨著材料技術(shù)的發(fā)展，人造金剛石和立方氮化硼磨料大量應(yīng)用，把珩磨技術(shù)推向了一個新的階段。現(xiàn)在，珩磨已不僅用作高精度要求的終加工工序，并且還可作為切除較大余量的中間工序。總之，珩磨已經(jīng)成為了一種能使被加工工件表面達到粗糙度值小、精度高且切削效率很高的先進加工方法。
二、珩磨缸孔的典型工藝
典型的珩磨機加工缸孔的工藝為：缸孔直徑預(yù)檢—粗珩—半精珩—精珩—在線測量。預(yù)檢主要檢測來料直徑，防止珩磨刀具與工件相撞；粗珩主要是形成幾何形狀正確的圓柱形孔和適合后續(xù)加工的基本表面粗糙度；半精珩在基礎(chǔ)平臺珩磨階段形成均勻交叉網(wǎng)紋；而精珩（平臺珩）形成理想平臺網(wǎng)紋斷面；最后在線測量100%檢測缸孔直徑加工是否滿足工藝要求。
平臺珩磨工藝會在缸孔中形成非常細密的平臺網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其作用是減少潤滑油消耗和緊急運轉(zhuǎn)時的潤滑油供給, 此外柴油發(fā)電機不需要磨合。平臺珩磨一般包括三個工序：粗珩、半精珩和平臺珩。在第一道工序中，工件通過粗珩修正和穩(wěn)定精鏜，達到一定的形狀和公差，此外還要形成一個初步的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。第二道工序中，缸壁的宏觀幾何形狀將得到改善，如：缸孔的圓度、圓柱度、孔徑及粗糙度得到改善，并且表面的基本網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)也將被加工出來，該工序加工出來的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)以波峰波谷的形式呈現(xiàn)。第三道工序中，通過平臺珩加工，把基本網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的每一段最高波峰在很短的一個時間內(nèi)磨平，從而形成一個小平臺,該小平臺也就是所謂的平臺支承表面,該平面的表面粗糙度值很小,同時又具有較高、較好的支承率。
在加工應(yīng)用中，珩磨缸孔表面需要具有特定的功能特性，如支承性能、密封性和潤滑油滯留性能等。基于這些功能需求，零件表面就必須被設(shè)計、加工成特定的形貌，以滿足預(yù)期的應(yīng)用。在實際加工應(yīng)用中，應(yīng)針對表面特殊性能要求設(shè)定功能參數(shù)集。圖2所示為現(xiàn)場生產(chǎn)所需控制的功能特性參數(shù)，這些參數(shù)的由來，其實就是一個表面輪廓曲線的波峰與波谷。
三、缸孔圓度超差的控制方法
在珩磨過程中，漲刀力矩代表電動機輸出到刀具砂條上的扭轉(zhuǎn)力矩大小，扭轉(zhuǎn)力矩越大，砂條切削力越大，刀具切削速度越快，加工節(jié)拍越短，同時工件缸孔受力越大，缸孔變形越大，圓度容易超差，減小漲刀速度和力矩，會導(dǎo)致加工節(jié)拍變慢，但圓度變好。
保證缸孔圓度需要遵循以下原則：
①保證粗珩磨和半精珩磨最終進給階段的加工時間≥5?s，加工余量≥10?mm；
②加工中出現(xiàn)節(jié)拍變慢，先調(diào)大壓力，若無變化再調(diào)大速度；
③加工中出現(xiàn)節(jié)拍變快，先調(diào)小速度，若無變化則再調(diào)小壓力。
本文針對柴油發(fā)電機缸體生產(chǎn)線珩磨機加工缸孔時常見的問題展開研究，提供一些清晰的解決思路。對于珩磨機設(shè)備本身制造能力未考慮在內(nèi)，如珩磨軸的磨損、伺服系統(tǒng)的問題等影響都不可忽略，但本文未展開闡述。這里僅通過刀具材料、工藝分析和參數(shù)調(diào)整等方面進行改進，達到一種較為理想的效果，可行性高，實施成本低且效果明顯，對生產(chǎn)線的操作提供了一種有益的指導(dǎo)。


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