1珩磨技术介绍
1.1珩磨技术应用简介
缸孔平台珩磨技术作为内燃机缸孔或缸套精加工的一种新工艺，初期主要用于高压缩比的柴油机，近几年有了进一步的发展，在汽油机上也得到了广泛的应用。平台珩磨技术可在缸孔或缸套表面形成一种特殊的结构，这种结构由具有储油功能的深槽及深槽之间的微小支承平台表面组成。典型的平台珩磨形成的表面如图所示。
网纹形貌这种表面结构具有以下优点：●良好的表面耐磨性；●良好的油膜储存性，可使用低摩擦力的活塞环；●降低机油消耗；●减少磨合时间（几乎可省掉）。
为形成平台珩磨表面，在大批量生产时一般需要进行粗珩、精珩两次珩磨，其作用分别是：●粗珩：预珩阶段，主要是要形成几何形状正确的圆柱形孔和适合后续加工的基本表面粗糙度。●精珩：基础平台珩磨阶段，形成均匀的交叉网纹，形成平台断面。
要想获得理想的表面平台网纹结构，对前后粗珩及精珩的同轴度要求很高，因此将两个阶段合并成一次加工更为合理，通过设计成有双进给装置和装有粗精珩两种珩磨条的珩磨头，能够实现一次装夹即可完成粗精珩，消除了重复定位误差的影响，可以减轻前加工的压力和对机床过高精度的要求。
1.2平台珩磨表面质量的评定方法
由于采用国际标准中的Ra、Rz等参数不足以精确表示并测量平台珩磨表面，因此，发动机制造商纷纷制定了自己的平台珩磨表面标准。经过几年的实践和发展日趋完善，但至今没有统一的平台珩磨技术规范，由于东风汽车泵业公司采用德国设备和德国标准，这里主要介绍德国用于评定平台珩磨表面质量的几个参数及相应标准。
1.2.1均峰谷高度Rz（DIN）（Mean peak-to-valley height）
在滤波后轮廓的5个彼此相连的取样长度范围内局部峰谷高度Zi的算术平均值。局部峰谷高度Z则是两条平行于中线的，在取样长度范围内通过轮廓的*高点和*低点的平行线之间的距离。值得注意的是，Rz（DIN）与国际标准中的Rz（微观不平度十点高度）是不同的。
1.2.2波度Wt（Total waviness height）
波度为经过滤波轮廓的水平方向上的*大峰谷高度。
1.2.3核心剖面深度RK（Core roughness depth）
系列参数核心剖面深度RK（Core roughness depth）系列参数包括核心剖面深度RK、尖峰高度Rpk（Re- duced peak height）、沟痕深度Rvk（Reduced valley depth）、尖峰材料比率Mr1（Peak material ratio）、沟痕材料比率Mr2（Valley material ratio）等。
2珩磨技术在东风汽车泵业公司的使用情况
2.1平台珩磨在空压缸孔加工中的应用
东风汽车泵业有限公司空压机*初从德国格林公司及远东公司引进的双轴单进给珩磨机时，缸孔采用普通珩磨条分两次珩磨，先粗珩磨，再精珩磨，分开珩磨，设备转位重复定位，仅对缸孔表面粗糙度要求Ra0.2～0.4。由于珩磨余量大、珩磨时间比较长，且缸孔的几何形状差，已不能满足后续产品及客户的要求。为此，我们先后进行了多次工艺改进。
**次工艺改进，是粗精珩采用金刚石珩磨条，提高珩磨的效率，表面质量还是无法控制。为彻底解决空压机窜油偏高的问题，结合对发动机厂家及珩磨机厂家的咨询结果，我们于2006年又做了进一步的工艺改进，从德国Nagel公司购进缸体珩磨机，采用单轴双进给，一次定位粗精同时珩磨加工缸孔，实现了真正意义上的平台网纹珩磨。
2.2空压机缸孔加工的工艺过程
空压机缸孔的镗孔分为粗镗、半精镗和精镗；珩磨分为粗珩、精珩，粗精珩磨是在同一工位通过两次分别进给实现的。由于东风汽车泵业有限公司缸体线采用混流生产，生产品种繁多，因此以典型3509DC2-015/016加工为例，各步加工的尺寸及表面质量要求如下：●镗缸孔粗镗缸孔：φ68.5～69mm Ra3.2半精镗缸孔：φ69.3～69.5mm Ra1.6精镗缸孔：φ69.94～69.97mm Ra0.8●珩磨缸孔粗珩缸孔：φ69.97～70mm精珩：φ70～70.03mm缸孔圆柱度：0.015mm网纹夹角（沿轴线方向）145°±10°●珩磨要求表面质量参数粗糙度Ra=0.4-0.8，平均峰谷高度Rz=4-7，核心剖面深度Rk＝0.2-0.8缩减的尖峰高度Rvk＝1.5-2.0，缩减的沟痕深度Rpk＝0.3-0.38，尖峰材料比率Mr1=5%-20%，沟痕材料比率Mr2=75%-95%第三*高波峰至波谷之平均高度R3z＝2.8-6.0 2.3空压机缸孔珩磨工艺
东风汽车泵业有限公司于2006年从德国Nagel公司引进了一台缸体珩磨机，用于空压机缸孔的珩磨加工，其加工工艺过程及特点如下：该设备由2个工位组成，设备实现了一次装卡，可自动同时珩磨两个缸孔，从初始位置进，珩磨完毕后返回初始位置，便于工人的操作，在珩磨过程中自动检测，进行补偿加工。同时夹具采用轻量化设计，有效减少品种切换时间。
缸孔的平台珩磨是通过2次珩磨来实现的，即粗珩磨、精珩磨，缸体整个的珩磨过程如下：精镗完的缸体由工人安装至夹具初始位置，然后设备通过导轨自动输送到珩磨工位。
机床在珩磨工位进行缸孔的粗精珩磨加工，粗珩磨金刚石珩磨条的进给由步进电机控制，珩磨条的进给速度及珩磨尺寸、珩磨头的行程等均由预先设定的程序进行控制，对以上数值的调整只需更改程序中的相应参数即可完成。机床在珩磨过程中可根据测量结果自动修正缸孔的形状误差。
粗珩磨后立即进行精珩加工，缸孔的粗珩磨和精珩磨是在同一工位经过两次涨刀来实现的，消除了重复定位误差，可获得更为理想的表面网纹结构。由于在缸孔的珩磨过程中采用了在线测量技术，边珩磨加工边测量，机床能够根据测量结果自动修正缸孔形状，保证缸孔加工精度。缸孔圆柱度达到0.008mm，直径尺寸精度达到±0.005mm。
缸孔珩磨采用金刚石珩磨条，缸孔珩磨条一般寿命可加工3000件以上，珩磨条更换频次少，保证了加工的一致性，同时辅助时间也相对减少。
该珩磨机珩磨液具有温度相对控制装置，保证珩磨液温度比环境温度低2～6℃，减少了珩磨温度对工件造成的影响，有利于提高缸孔的加工精度。同时，由于机床采用全封闭结构，减少了由于珩磨液雾化和蒸发造成的损失，也减少了对环境的污染。
2.4缸体平台珩磨工艺中的几个关键问题
2.4.1表面质量参数的确定
缸孔的表面质量参数通常是在产品设计过程中由设计人员给出的，过去由于一般仅采用表面粗糙度Ra评价表面质量，产品对工艺的要求比较少。采用平台珩磨标准后，表面参数和评价标准将决定工艺方法，包括设备结构、珩磨条类型、检测设备等，如：德国大众公司采用Rk系列参数，英国Perkins公司采用R3z、Skew等参数，并对检测设备有明确的要求。因此可以讲，缸孔平台表面质量参数的确定是产品与工艺相结合的过程，尤其是对老产品工艺的改进。一汽轿车股份有限公司第二发动机厂发动机缸孔平台网纹的表面参数就是在工艺试验（德国Nagel公司完成）基础上，结合保时捷公司的咨询结果及道路试验确定的。
2.4.2珩磨工艺方法
过去一般认为两次珩磨和三次珩磨均可实现平台网纹的表面结构。随着工艺水平的提高，现在一般认为采用粗珩磨与精珩磨在同一工位上一次定位完成，才能获得精确的平台网纹表面结构。
两次珩磨过程中，粗珩磨去除的余量为0.03- 0.05mm，精珩磨去除的余量为0.01～0.03mm。粗珩磨时主要去除余量，消除精镗加工的刀痕，为珩磨网纹创造条件；精珩磨形成网纹深沟及平台。
由于精珩磨的余量很小，加工行程次数只有10～12次，如果粗珩磨和精珩磨采用独立主轴加工，在珩磨头没有消除重复定位误差以前就已经完成精珩磨，产生假平台。粗精珩磨一次定位完成，即在一个主轴上实现粗精珩磨。粗珩磨涨刀时精珩磨不涨刀，粗珩磨完成退刀时，精珩磨涨刀加工，这样可消除重复定位误差的影响。
2.4.3珩磨过程中的主轴旋转方向
使用金刚石珩磨条时，为了避免因珩磨条对孔壁的高压而产生的金属碎片的影响，应使每次加工的旋转方向相反。
2.4.4珩磨过程中的跟踪测量及锥度补偿
在珩磨过程中，控制程序可根据跟踪检测结果，通过调整砂条的超程量对缸孔的锥度实现补偿，*后还可以通过局部短行程珩磨进行锥度修正。
2.4.5珩磨条的选定及初始修整
从珩磨效率和珩磨条寿命的角度考虑，一般粗珩磨和精珩磨均采用金刚石珩磨条。采用金刚石砂条时，粘接完毕后使用前应装在规圆器上进行线外修整，以适应缸孔的形状。
2.5粗精珩形成的平台珩磨与一般珩磨加工质量的比较
平台珩磨的表面结构与普通珩磨的表面结构相比具有明显的改善，形成了既有高支承率的平台，又有储油的深沟结构。
设备精度的提高和工艺的改进使缸孔的尺寸精度和几何精度得到明显改善，缸孔圆柱度达到0.005mm，直径尺寸精度达到±0.005mm。
2.5.1在空压机上的实际应用效果
经过台架试验，采用平台网纹珩磨工艺的空压机与未采用该工艺的空压机相比，在以下几方面取得了很大的进步：a.
提高了气缸体、活塞及活塞环的使用寿命。
平台网纹珩磨工艺增强了缸壁的储油和承载能力，又提高了缸孔的形状精度，从而改善了缸壁与活塞、活塞环之间的润滑条件，使缸壁、活塞、活塞环的磨损速度明显减慢，大大提高了气缸体、活塞及活塞环的使用寿命。
b.
降低了空压机的窜油量。
由于缸孔几何形状精度及表面质量的提高，再加上活塞环结构的改进，使空压机窜油油由0.25%～0.50%降到0.15%。
3珩磨头国产化面临的问题探讨和分析
3.1珩磨技术中珩磨头技术要求及难点分析
因泵业公司空压机品种繁多，在产品设计和工艺方案制定过程中，对各个品种必须进行系列化，对各系列化对的品种进行平台珩磨。
目前缸孔尺寸分别有针对上述分成两组：主要涉及珩磨头、珩磨条、规圆器的设计及制造。
珩磨头设计及制造中，以其精度高主要难点，重点在于珩磨头内部芯轴与珩磨座的设计，下图：单轴双涨式珩磨头结构通过程序控制设备主轴内部液压，先进行粗珩加工，主轴顶杆推动粗珩顶套，推力传递至粗珩芯轴上，通过锥面传递，支撑珩磨座及珩磨条，与缸孔内壁接触，主轴旋转加工。
主轴内部测量系统，通过气嘴空气气压对缸孔尺寸，进行在线测量，待粗珩至精珩尺寸，粗珩顶杆归位，珩磨座通过弹簧收缩归位，同时内部顶杆对精珩顶杆作用，推动精珩磨座及精珩磨条作用于缸体内壁，进行精珩和平台珩磨，保证网纹需要。
泵业公司因多品种需求多种珩磨头，为有效的降低新品投入成本及珩磨条日常消耗成本，务必对珩磨头进行国产化。
3.2珩磨头在国产化及使用过程中面临的问题及分析
以3509DE2-015/016缸孔空压机缸体示意图该珩磨头在设计过程中，主要以珩磨头为参考，同时对方案提出了要求：a.
在珩磨头结构上考虑优化粗、精珩磨座及珩磨条在圆周上采用均匀分布，珩磨过程中工件孔受力均匀，珩磨后工件孔圆度及圆柱度得到改善；原有珩磨头的粗、精珩磨条在圆周上分布不均匀，这样在珩磨过程中工件孔受交变应力影响，珩磨后工件孔圆度及圆柱度差。
而圆度及圆柱度是缸体缸孔质量的关键因素，也是影响空压机窜油的关键因素。
对称式结构非对称结构结构对比图b.
在规圆器结构上考虑优化规圆器主要用于当珩磨条焊接完毕后，对珩磨座及珩磨条是否能保证缸孔圆度进行提前修磨，因此规圆器设计和制造同珩磨头设计及制造3.3珩磨头国产应用及后期使用维护
珩磨工艺在整个缸体加工过程中为超精加工，因此针对珩磨头的使用及其维护在日常生产中非常重要，特别是在品种切换过程中，设计设备主程序的切换及夹具、珩磨头、测量环的切换尤为重要。
后期珩磨条的国产化也是很重要的一个方面，从目前的情况来看，各类国产珩磨条还是与进口产品存在差距，该部分技术水平还得继续提升。
结束语
综上所述，缸孔平台网纹珩磨工艺作为目前世界上*先进的缸孔珩磨工艺之一，其应用对提空压机使用寿命有着极其重要的意义，特别是对解决空压机早期窜油量等问题起着至关重要的作用，其工艺发展和普及应是必然的趋势。平台网纹珩磨工艺的评价标准比较复杂，同时，工艺的实现是一个产品与工艺相结合的过程，是空压机设计、制造者与设备生产厂商的结合。缸孔平台网纹珩磨工艺的关键在于表面平台与深沟的控制，从工艺上讲，只有粗精珩磨在同一工位上一次定位完成，才能实现真正意义上的平台网纹珩磨。在珩磨头改进及珩磨条的技术研究上还存在很大的研究空间。
同等重要，对其改进后的结构有以下优点：
1.改进后的结构直接以芯轴两中心孔为规圆基准，装夹方便快捷，调整方便。而原有的结构需要两个较大的秃头顶尖，规圆时顶尖接触面易磨损，从而产生跳动，不易保证规圆精度。
2.改进后的结构调整规圆尺寸大小时非常方便，可随时进行。
