摘 要：文章針對發(fā)動機缸體某條生產線上Nagel珩磨機加工缸孔節(jié)拍和缸孔圓度的控制，介紹了珩磨加工過程中的部分重要參數(shù)含義，并提出一種參數(shù)調整規(guī)范和經驗，約束和規(guī)范現(xiàn)場員工調整機床的一致性，減少因珩磨參數(shù)調整不規(guī)律引入其他設備未知因素的故障等，有利于技術人員更高效的對珩磨設備問題進行問題解決。

關鍵詞：珩磨機；節(jié)拍；缸孔圓度；參數(shù)

1 概述

缸體作為發(fā)動機3C件重要部件之一，其加工工藝較為復雜，其中珩磨工位是發(fā)動機缸孔加工工藝中極為重要和關鍵的工位。發(fā)動機缸體缸孔珩磨的質量影響著發(fā)動機的磨合時間、運轉性能和活塞使用壽命等，因此珩磨機加工的調整對發(fā)動機產品的質量起著很重要的作用。由于珩磨加工的不穩(wěn)定性、砂條砂粒脫落周期的不確定性及其他諸多因素的影響，導致缸孔圓度質量的保證和加工節(jié)拍問題一直是影響生產線產能輸出的瓶頸問題。

缸孔的珩磨一般包括粗珩、半精珩、精珩或者平臺珩三個過程。粗珩的主要目的是去除缸孔的余量，消除精鏜痕跡，修正和穩(wěn)定精鏜后的形狀精度，此外還要形成一個基本的表面結構和形成適合后續(xù)加工的基本表面粗糙度。半精珩主要是確保珩磨尺寸精度、形狀精度，形成網(wǎng)紋溝槽，精珩或者平臺珩主要是消除溝槽波峰，形成平臺，建立缸孔表面的平臺網(wǎng)紋結構，缸孔表面粗糙度要求很高，既要有較高的油膜支撐率，又要有縮短發(fā)動機磨合的波峰，還要有影響發(fā)動機磨損壽命的核心粗糙度Rk等。因此珩磨機質量的加工保證給機加工生產線上員工的控制帶來了不小的難度。

2 Nagel珩磨機機械漲刀參數(shù)介紹

如圖1所示為某缸體線上Nagel珩磨機參數(shù)設置界面，粗珩、半精珩為機械漲刀，精珩為液壓漲刀，其中主要以機械漲刀參數(shù)調整最為繁多復雜，故文章主要介紹粗珩和半精珩中機械漲刀參數(shù)的理解與應用。

珩磨主軸參數(shù)：（1）上止點：加工過程中，珩磨頭抬起最高的點；（2）下止點：加工過程中，珩磨頭深入最低的點；（3）沖程速度：珩磨頭上下往復運行的速度快慢；（4）測量位置：加工中，刀具氣檢測量缸孔的位置；（5）零點偏置：電機重新搜索零點的過程中，壓到硬限位后偏離硬限位的距離，其他位置的設定是以零點偏置位置為零點設定的；（6）上下止點停留時間：珩磨頭在第一進給位置內，在珩磨頭上下止點停留的時間，一般常用于控制缸孔的圓柱度，如缸孔尺寸上小，下大，那上止點停留時間就延長點；反之調整下止點停留時間。注意：珩磨軸的上、下止點停留時間只在第一進給過程中起作用。

珩磨刀具漲刀參數(shù)：（1）快速進給壓力：珩磨頭下刀到缸孔，刀具徑向漲刀接觸孔壁前的壓力；（2）快速進給速度：珩磨頭下刀到缸孔，刀具徑向漲刀接觸孔壁前的速度；（3）第一進給位置：控制快速進給階段與第一進給階段的切換節(jié)點或位置；（4）第一進給壓力（第一進給速度）：進入第一進給時，珩磨軸以給定的主軸轉速開始旋轉，漲刀電機以第一進給速度向前漲刀，給珩磨頭一恒定的壓力不斷切削，當實際值（珩磨頭在缸孔的氣檢值）等于（目標偏置值+最終進給位置值）時，收刀并切換到最終進給；（5）最終進給壓力（最終進給速度）：開始進入最終進給，漲刀電機以最終進給速度不斷漲刀，珩磨頭以最終進給壓力加工工件，當氣電傳感器檢測反饋回來的電壓值等于設定值時（也就是設定的目標偏置值），電機收刀到零位（漲刀起始位置），加工完成；（6）最終進給位置：數(shù)值的改變直接影響第一進給和最終進給切削量的分配（數(shù)值越小則留給最終進給余量越多，反之越少）；（7）目標偏置值：數(shù)值的改變直接影響該工序加工缸孔的直徑大小（目標偏置值加大則缸孔直徑變大，反之則減小）；（8）漲刀起始位置：珩磨頭開始漲刀和結束加工時收刀的零位位置。

為方便對上述加工參數(shù)更形象化的理解，將珩磨砂條工作時簡化的復合運動示意如圖2所示，其中包括：

三種運動：

A：刀具隨主軸旋轉運動；

B：刀具隨主軸上下往復運動；

C：砂條徑向切削往復進給運動；

三個位置：

1.第一進給位置；

2.最終進給位置（第二進給位置）；

3.目標偏置位置

三個階段：

①快速進給漲刀階段；

②第一進給切削階段；

③最終進給切削階段（第二進給切削）

3 Nagel珩磨機參數(shù)調整方法介紹

3.1 珩磨缸孔過程概述

珩磨軸運行到下止點，進入快速進給過程，電機快速漲刀（以給定的快速進給速度向前，可以通過調節(jié)漲刀壓力和漲刀速度改變快速進給過程中的沖程次數(shù)，從而改變此階段的節(jié)拍），漲刀電機編碼器反饋當前漲刀的壓力或者位置；當壓力或者位置達到設定值時開始旋轉，進入第一進給，第一進給以設定的壓力和速度持續(xù)漲刀切削（最佳珩磨狀態(tài)為實際值即切削量穩(wěn)步減少，說明切削均勻、穩(wěn)定）；當珩磨頭氣檢反饋回來的電壓值與設定值相等時（說明此階段珩磨量達到），切換到最終進給，最終進給在設定的壓力和速度下繼續(xù)珩磨，當達到設定的尺寸（目標偏置值）時，開始收刀到零位結束珩磨，珩磨頭回到零環(huán)位置。

3.2 珩磨缸孔伺服趨勢圖介紹

珩磨缸孔伺服趨勢圖在HMI面板上如圖3所示。著重突出加工過程中三個階段：快速進給階段（如圖3中A寬度），第一個波峰為第一進給階段（如圖3中B寬度），第二個波峰則是最終進給階段（如圖3中CD寬度）。每個階段在界面上顯示的寬度即直接反映加工時間的長短和過程穩(wěn)定性，是員工判斷珩磨過程是否正常穩(wěn)定的依據(jù)。

3.3 參數(shù)調整方法介紹

通過“珩磨工位綜覽表”界面（圖4），可以了解缸孔加工具體過程，如缸孔節(jié)拍、漲刀位置、漲刀壓力等內容。缸孔加工三個階段如圖5、6、7動態(tài)顯示如下。

關于調整參數(shù)，應觀察節(jié)拍變化及趨勢圖相結合，當?shù)毒卟牧弦恢?，粗珩與半精珩方法一樣，下面以最終進給切削階段舉例說明調整參數(shù)的過程：

（1）該階段參數(shù)主要包括最終進給速度、最終進給壓力、最終給位置；

（2）保證最終進給壓力總比最終進給速度大，一般進給速度值等于70%-80%的進給壓力值，另外最終加工參數(shù)必須要比第一進給參數(shù)小，避免產生粗刀痕，缸孔粗糙度不合格等；

（3）此階段是修磨粗刀痕及控制尺寸（缸孔圓度）的關鍵，為了保證質量，第三階段節(jié)拍不能低于5秒，可以把這時間定義為T3，以半精珩舉例：如8和9圖，可以算出T2=16.91-10.33≈6.5秒；從圖3看，D寬度既是第三階段加工過程，該寬度呈現(xiàn)越水平，說明加工越穩(wěn)定；反之說明加工異常。

（4）如需要提升節(jié)拍時，先加壓力后加速度，一般每次調整1-2個單位，直到合適節(jié)拍；如降節(jié)拍先降速度后降壓力，降節(jié)拍可以大幅度降下來。

（5）工件加工完，刀具收刀，返回到環(huán)規(guī)內，單個缸孔就加工結束了，從中可以大概算出單個缸孔節(jié)拍T=T1+T2+T3，正常加工情況下，建議T？芏15秒以上，避免出現(xiàn)粗刀痕、缸孔粗糙度不合格等。

3.4 參數(shù)調整基本原則

為規(guī)范參數(shù)調整過程，現(xiàn)場建立幾點基本原則：（1）保證粗珩磨和半精珩磨最終進給階段要求：加工時間≥5秒，加工余量≥10u；（2）加工中出現(xiàn)節(jié)拍變慢，先調大壓力，若無變化則再調大速度；（3）加工中出現(xiàn)節(jié)拍變快，先調小速度，若無變化則再調小壓力；（4）粗糙度測量若Rvk、Rpk整體偏下差，說明缸孔表面粗糙度網(wǎng)紋深度過小，可適當減少精珩磨沖程數(shù)或調整高低壓沖程數(shù)組合；（5）粗糙度測量若Rvk、Rpk整體偏上差，缸孔表面粗糙度網(wǎng)紋深度過大，可適當增加精珩磨沖程數(shù)或調整高低壓沖程數(shù)組合。

4 參數(shù)調整應用效果

本方法是基于工廠實際生產線上大批量珩磨加工制造得出的一種適用于Nagel珩磨機效率提升的參數(shù)應用。在珩磨機參數(shù)調整方法規(guī)范后，現(xiàn)場實際操作對珩磨機缸孔的加工有了更深刻地認識，現(xiàn)場生產線珩磨機生產效率提升和珩磨缸孔圓度質量改善明顯，也避免了因為加工參數(shù)設置不合適導致設備負荷不滿足引起的漲刀軸、沖程軸等機械故障。

5 結束語

文章針對發(fā)動機缸體珩磨機現(xiàn)場平衡質量與生產效率的問題提供一種清晰的設備參數(shù)調整思路和方法，對于設備本身機械制造的精度及珩磨刀具方面的影響未作詳細闡述，例如機床導軌磨損、伺服反饋精度、刀具漲刀機構磨損、砂條磨削能力的強度等的影響都不可忽略。文章對于發(fā)動機機加工線制造過程中珩磨機相關參數(shù)影響的復雜問題解決具有一定的指導意義。

參考文獻

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作者簡介：吳勇（1988-），男，湖北，湖北工業(yè)大學機械設計制造及其自動化學士，缸體工程師、初級工程師，主要研究方向：發(fā)動機缸體加工工藝、生產線布局優(yōu)化、精益制造等。