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        發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔珩磨網(wǎng)紋評定及常見網(wǎng)紋問題解析

        2019-12-17 23:08:11李坤航趙曉克
        魅力中國 2019年16期

        李坤航 趙曉克

        (蜂巢動(dòng)力系統(tǒng)江蘇有限公司,江蘇 揚(yáng)中 212200)

        一、前言

        這幾年來,汽車行業(yè)在我國的蓬勃發(fā)展大家有目共睹。汽車在國內(nèi)的人均保有量越來越大。全國各汽車公司之間的競爭更是越演越烈。怎樣才能脫穎而出贏得市場是他們首要關(guān)心的問題。另一方面,隨著人們環(huán)保意識(shí)的提高,加上油價(jià)攀升等眾多因素的影響,購車群體對汽車的經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性越來越重視。改善發(fā)動(dòng)機(jī)加工工藝、降低發(fā)動(dòng)機(jī)的油耗及尾氣排放是汽車贏得市場的重大突破口。

        二、珩磨的原理

        珩磨是利用安裝在珩磨頭圓周上的多條油石,由張開機(jī)構(gòu)將油石沿徑向張開,使其壓向工件孔壁,以便產(chǎn)生一定的面接觸。同時(shí)使珩磨頭旋轉(zhuǎn)和往復(fù)運(yùn)動(dòng),零件不動(dòng);或者珩磨頭只作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),工件往復(fù)運(yùn)動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)珩磨。

        珩磨時(shí),油石上的磨粒以一定的壓力、較低的速度對工件表面進(jìn)行磨削、擠壓和刮擦。油石作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和上下往復(fù)運(yùn)動(dòng),使油石上的磨粒在孔表面所形軌跡成為交叉而又不重復(fù)的網(wǎng)紋。與內(nèi)孔磨削相比,珩磨參加切削的磨粒多,加在每粒磨粒上的切削力非常小,珩磨切速低,僅為砂輪磨削速度的幾十份之一,在珩磨過程中又旋轉(zhuǎn)加大量的冷卻夜,使工件表面得到充分的冷卻,不易燒傷,加工變形層薄,故能得到很理想的表面紋理。珩磨的切削分為定壓切削和定量切削兩種。定壓進(jìn)給中進(jìn)給機(jī)構(gòu)以恒定的壓力壓向孔壁,共分三個(gè)階段:

        第一個(gè)階段是脫落切削階段,這種定壓珩磨,開始時(shí)由于孔壁粗糙,油石與孔壁接觸面積很小,接觸壓力很大,孔壁的突出部分很快被磨去。而油石表面因接觸壓力大,加上切屑對油石粘結(jié)劑的磨耗,使磨粒與粘結(jié)劑的結(jié)合強(qiáng)度下降,因而有的磨粒在切削壓力的作用下自行脫落,油石面即露出新磨粒,即油石自銳。

        第二階段是破碎切削階段,隨著珩磨的進(jìn)行,孔表面越來越光,與油石接觸的面積越來越大,單位面積的接觸壓力下降,切削效率降低。同時(shí)切下的切屑小而細(xì),這些切屑對粘結(jié)劑的磨耗也很小。因此,油石磨粒脫落很少,此時(shí)磨削不是靠新磨粒,而是由磨粒尖端切削。因而磨粒尖端負(fù)荷很大,磨粒容易破裂、崩碎而形成新的切削刃。

        第三階段為堵塞切削階段。繼續(xù)珩磨時(shí)油石和孔表面的接觸面積越來越大,極細(xì)的切屑堆積于油石與孔壁之間,不易排除,造成油石堵塞,變得很光滑。因此油石切削能力極低,相當(dāng)于拋光。若繼續(xù)進(jìn)行油石堵塞嚴(yán)重而產(chǎn)生粘結(jié)性堵塞時(shí),油石完全失去了切削的能力并嚴(yán)重發(fā)熱,孔的精度和表面粗糙度均會(huì)受到影響。此時(shí)應(yīng)盡快結(jié)束珩磨。定量珩磨是指進(jìn)給機(jī)構(gòu)以恒定的速度擴(kuò)張進(jìn)給,使珩磨強(qiáng)制性地切入工件。

        三、平臺(tái)珩磨表面特征參數(shù)

        不同的廠家對平臺(tái)珩磨的要求都有所不同,但其形態(tài)都必然要通過各種參數(shù)表現(xiàn)出來,要探討珩磨技術(shù),就必須要對各種表征網(wǎng)紋特征的參數(shù)有所了解。常見的有Ra、Tp(Rmr)、Abbott 曲線、Rk、Rpk、Rvk、Mr1、Mr2、網(wǎng)紋角θ 等。Ra:輪廓算術(shù)平均偏差,是公認(rèn)的、廣泛應(yīng)用的、國際粗糙度參數(shù)。它是在取樣長度輪廓偏距絕對值的算術(shù)平均值。從定義可知Ra 值僅表示表面輪廓的平均粗糙程度,不能表征輪廓形狀結(jié)構(gòu)特征。Ra 相同的表面,其輪廓形狀可能不同,甚至相差很大,因此,使用Ra 值評價(jià)平臺(tái)網(wǎng)紋表面結(jié)構(gòu)有一定的局限性。

        四、影響平臺(tái)珩磨加工效率與質(zhì)量的因素

        (一)切削余量

        氣缸套在進(jìn)入珩磨之前,需要有一道精鏜的工序,缸孔精鏜后切削余量的大小,是影響平臺(tái)珩磨加工效率與質(zhì)量的一個(gè)重要因素。小的加工余量,能提高珩磨加工的效率,但是加工余量不能過小,否則會(huì)導(dǎo)致粗珩溝槽不夠、不均勻、網(wǎng)紋不清晰等表面缺陷。如果珩磨余量過大、珩磨時(shí)間就會(huì)變長,以致加工過程中產(chǎn)生的大量切削熱難以及時(shí)排散,冷卻后孔徑變小,直接影響孔的尺寸精度。珩磨加工余量主要是根據(jù)工件材料的硬度、孔徑大小以及珩磨前孔的加工精度來選擇。一般取前道工序形狀誤差及表面變形層綜合誤差的2 ~3 倍。

        (二)珩磨油石

        對珩磨的表面質(zhì)量起決定因素的是珩磨條,即珩磨油石。缸套內(nèi)孔的珩磨加工必須根據(jù)缸套材質(zhì)、產(chǎn)品圖要求等正確地選擇珩磨油石,這是保證有效完成缸套珩磨加工的重要條件之一.油石的性能,主要是由磨料、磨料的粒度、油石的硬度及結(jié)合劑等因素決定的,珩磨加工還受油石的規(guī)格及珩磨頭中油石的數(shù)量影響.因此,我們在選擇珩磨油石時(shí)應(yīng)綜合考慮上述因素的影響。選擇粗珩(拉溝槽)油石尤為重要,應(yīng)綜合考慮各種參數(shù),一般應(yīng)先考慮Rz,根據(jù)Rz 的大小選擇油石的粗細(xì),其次是考慮Mr2,油石粒度越小,硬度越高,其Mr2 值就越小。

        磨料是油石的基本材料,油石選用磨料是要根據(jù)工件而定的,常用的磨料有白剛玉、碳化硅、立方碳化硅、立方氮化硼、金剛石等。油石磨料選用不合適會(huì)直接影響到珩磨加工的表面量。剛玉系珩磨油石,適宜加工淬火鋼、高碳鋼以及薄壁零件和抗拉強(qiáng)度高、韌性較大的金屬;碳化硅系油石適用于珩磨強(qiáng)度低和性能脆的材料,如鑄鐵及黃銅等有色金屬和非金屬材料,金剛石系油石適合于加工韌性較差的硬或軟的工件材料,立方氮化硼是加工鋼材料的一種好磨料,尤其適合于加工硬且韌性大的鋼件材料,如特種工具鋼(高釩高速鋼)、耐熱合金鋼、鎳基高溫合金、鈦合金和高鉻不銹鋼等。

        響珩磨質(zhì)量的因素、都是以當(dāng)前的平臺(tái)珩磨水平為基礎(chǔ)的,并不代表將來的珩磨水平。希望讀者能與時(shí)俱進(jìn),主動(dòng)了解更新、更先進(jìn)的珩磨加工技術(shù)。

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