柴油機(jī)氣缸套平臺網(wǎng)紋加工技術(shù)的探討

王乃明 李漢華 劉必峰

（揚(yáng)州五亭橋缸套有限公司）

1 概述

平臺網(wǎng)紋的技術(shù)最先是由歐洲提出并推廣，其質(zhì)量水平也當(dāng)以歐洲最為先進(jìn)，隨著環(huán)保意識的增強(qiáng)，這一技術(shù)也就得到廣泛應(yīng)用。隨著霧霾對環(huán)境的困擾，我國排放標(biāo)準(zhǔn)的全面實(shí)施及提高，這一技術(shù)已經(jīng)全面推廣應(yīng)用，進(jìn)一步深入對平臺網(wǎng)紋的研究。

為了能夠達(dá)到更高的網(wǎng)紋參數(shù)設(shè)計(jì)要求，對氣缸套制造業(yè)來說，面臨著技術(shù)上更高的難題。我們以某柴油機(jī)氣缸套內(nèi)孔網(wǎng)紋加工思路為例，對其進(jìn)行一系列的實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證，來達(dá)到內(nèi)孔網(wǎng)紋參數(shù)的設(shè)計(jì)要求。

2 某氣缸套內(nèi)孔表面平臺珩磨網(wǎng)紋

⑴網(wǎng)紋參數(shù)要求：（按3點(diǎn)平均值驗(yàn)收）

平均峰谷高度Rz：3～7μm

峰頂?shù)慕档蚏pk：≤0．3μm

芯部粗糙度Rk：0．3～1．2μm

谷底的降低Rvk：1～2μm

金屬材料率Mr1：＜7%

金屬材料率Mr2：＞70%

⑵單點(diǎn)網(wǎng)紋要求：

每只缸套網(wǎng)紋各測點(diǎn)的Rvk／Rk＞2；

3 珩磨加工條件

3.1 加工設(shè)備

德國GEHRING公司的Z800系列進(jìn)口珩磨機(jī)，采用了特殊設(shè)計(jì)的高精度系統(tǒng)可使珩磨后尺寸公差、形位公差達(dá)到一個最佳的精度，自動化程度高、功能完善，是目前最先進(jìn)的珩磨機(jī)之一。

3.2 磨具

采用帶自動測量的雙進(jìn)給漲縮磨頭，它可以在一個夾緊位置而進(jìn)行拉網(wǎng)紋 （粗磨）和平頂 （細(xì)磨）兩次不同的加工，這樣可以保證對中性良好。拉網(wǎng)紋采用的是6根粗磨砂條夾，平頂采用的是6根細(xì)磨砂條夾，粗、細(xì)磨砂條夾相間均布放置的磨頭上。通過自動測量系統(tǒng)，當(dāng)內(nèi)孔粗磨到尺寸后，機(jī)床自動轉(zhuǎn)換粗、細(xì)磨砂條夾 （粗磨砂條夾縮回，細(xì)磨砂條夾漲出），細(xì)磨完成內(nèi)孔表面平頂。

3.3 磨料

為保證內(nèi)孔網(wǎng)紋的質(zhì)量和加工速度，精珩內(nèi)孔的余量在0．04 mm－0．06 mm之間。拉網(wǎng)紋采用合適規(guī)格的金剛石砂條，來磨削多余的余量，同時形成網(wǎng)紋的波峰和波谷，為平頂做前期準(zhǔn)備；平頂采用膠木或者碳化硅砂條，加工出所需要的網(wǎng)紋參數(shù)。

3.4 珩磨介質(zhì)

珩磨介質(zhì)使用柴油，柴油介質(zhì)雖然比水基珩磨液成本高，但使用柴油珩磨出的內(nèi)孔網(wǎng)紋外觀質(zhì)量好，網(wǎng)紋清晰，表面沒有金屬折疊、尖角、毛刺、局部亮斑、碎片、裂紋和夾雜物等缺陷。使用水基珩磨液雖然成本低，但由于各個廠家的金剛石砂條配方成分（比如銅、鎳等）選擇的原因，可能會發(fā)生與珩磨液反應(yīng)、導(dǎo)致砂條性能下降或精度不好等問題。

3.5 珩磨網(wǎng)紋檢測方法

采用德國霍梅爾 （Ho mmel）T8000表面粗糙度測量儀，它采用PCMS技術(shù)和控制技術(shù)，可以準(zhǔn)確測量出Rz、Rpk、Rk、Rvk、Mr1、Mr2等網(wǎng)紋參數(shù)。

4 珩磨機(jī)床參數(shù)的選擇

珩磨網(wǎng)紋參數(shù)與機(jī)床的壓力、金剛石砂條、珩磨介質(zhì)、平頂?shù)臅r間等都有密切的關(guān)系，我們主要探討改變機(jī)床加工參數(shù)和金剛石砂條的目數(shù)對珩磨網(wǎng)紋參數(shù)的影響。

首先從網(wǎng)紋的參數(shù)分析，Rvk／Rk＞2，在理想的情況下，Rvk數(shù)值要偏上值，Rk數(shù)值要偏下值。從平時加工其它類型標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)紋參數(shù)經(jīng)驗(yàn)來看，Rvk偏上值則要使用粒度號 （目數(shù)）小的砂條，Rk偏下值則要使用粒度號大的砂條 （粒度號越小，則磨粒越大；粒度號越大，則磨粒越小），這樣二者之間就產(chǎn)生了矛盾。Rvk、Rk值都偏大時，可以通過平頂調(diào)整參數(shù)降低其數(shù)值，因此先從粒度號小的砂條開始試驗(yàn)。

（1）拉網(wǎng)紋金剛石砂條目數(shù)120＃；平頂采用6根膠木砂條；拉網(wǎng)紋壓力25bar；平頂壓力10 bar，平頂時間8s。珩磨后的網(wǎng)紋參數(shù)如下：

參數(shù) 1＃ 2＃ 3＃均值 目標(biāo)值Rz 5．86 5．96 6．12 5．98 3～7μm Rpk 0．28 0．25 0．26 0．26 ≤0．3μm Rk 1．06 1．12 1．03 1．07 0．3～1．2μm Rvk 2．02 1．98 1．96 1．99 1～2μm Mr1 6．9 6．6 7．1 6．9 ≤7%Mr2 79．3 78．3 76．3 78．0 ＞70%Rvk／Rk 1．91 1．77 1．90 ＞2

從上述網(wǎng)紋參數(shù)中可以看出，單個網(wǎng)紋參數(shù)普遍都偏上差，單點(diǎn)Rvk值有超差現(xiàn)象，Rvk／Rk的比值完全不符合＞2的要求，因此需要降低Rk值。根據(jù)阿伯特—范斯通曲線的原理，Rk值超上限時，即Mr1和Mr2的截距差過大了，其主要形成原因是：平頂壓力過低或平頂時間過短，也可能是拉網(wǎng)紋壓力過高 （溝槽過多）。

（2）將 （1）中的試驗(yàn)條件，拉網(wǎng)紋壓力改為22bar；平頂壓力改為12 bar，平頂時間改為15s。珩磨后的網(wǎng)紋參數(shù)如下：

Mr1 6．3 6．5 6．6 6．5 ≤7%Mr2 76．3 76 72．3 74．9 ＞70%Rvk／Rk 1．58 1．60 1．55 ＞2

從珩磨的結(jié)果中可以看出，Rvk和Rk影響是同向的，都同時降低，Rvk／Rk的比值仍然不符合＞2的要求，根據(jù)阿伯特—范斯通曲線的原理，Rvk超過上限時，拉網(wǎng)紋壓力過高，砂條磨粒粒度大。

（3）將 （1）中的試驗(yàn)條件，拉網(wǎng)紋金剛石砂條目數(shù)改為150＃，珩磨結(jié)果如下：

參數(shù) 1＃ 2＃ 3＃ 均值 參考值Rz 4．82 4．69 4．96 4．82 3～7μm Rpk 0．23 0．22 0．25 0．23 ≤0．3μm Rk 0．83 0．86 0．84 0．84 0．3～1．2μm Rvk 1．23 1．45 1．43 1．37 1～2μm Mr1 6．5 6．2 6．2 6．3 ≤7%Mr2 76．2 75．2 72．6 74．7 ＞70%Rvk／Rk 1．48 1．69 1．70 ＞2

將砂條的目數(shù)改大后，珩磨后的網(wǎng)紋結(jié)果同試驗(yàn) （2）的效果一致。

從上述3次試驗(yàn)的結(jié)果來看，3點(diǎn)均值的結(jié)果要符合要求是可以達(dá)到的，但要解決Rvk／Rk的比值＞2暫時還無法實(shí)現(xiàn)。因?yàn)镽vk、Rk值是同時降低的，要達(dá)到二者的比值＞2，Rk相對于Rvk必須降低的更多點(diǎn)。為解決這一問題，可以使用碳化硅砂條進(jìn)行試驗(yàn)。碳化硅砂條既具有切削余量的作用，又具有形成網(wǎng)紋平臺的效果。

（4）拉網(wǎng)紋金剛石砂條目數(shù)120＃；平頂采用3根膠木和3根碳化硅砂條；碳化硅砂條目數(shù)400＃；拉網(wǎng)紋壓力25bar；平頂壓力10 bar，平頂時間10s。試驗(yàn)網(wǎng)紋結(jié)果如下：

參數(shù) 1＃ 2＃ 3＃ 均值 參考值Rz 5．11 4．8 4．69 4．87 3～7μm Rpk 0．26 0．23 0．22 0．24 ≤0．3μm Rk 0．61 0．72 0．69 0．67 0．3～1．2μm Rvk 1．3 1．49 1．52 1．44 1～2μm Mr1 6．2 6．3 6．3 6．3 ≤7%Mr2 72．1 75．3 76．2 74．5 ＞70%Rvk／Rk 2．13 2．07 2．20 ＞2

首先使用粒度大的金剛石砂條，形成較粗網(wǎng)紋輪廓后，平頂時采用粒度小的碳化硅砂條，這樣Rk相對于Rvk降低的效果顯著，珩磨出的網(wǎng)紋參數(shù)完全符合設(shè)計(jì)要求。

4 總結(jié)

綜上所述，這些網(wǎng)紋參數(shù)之間并不是孤立的，它們之間有著密切的聯(lián)系。在調(diào)整某一個參數(shù)時，可能有多種控制辦法，要考慮采取哪種調(diào)整方法時，必須充分考慮到這種調(diào)整方法會產(chǎn)生哪些后果，會對哪些網(wǎng)紋參數(shù)產(chǎn)生影響。要引導(dǎo)這些參數(shù)向有利于我們控制的方向發(fā)展，花費(fèi)較小的代價，達(dá)到最佳的預(yù)期目的，而對于那些難以避免的副作用，要采取補(bǔ)救措施。