[发明专利]孔的圆柱形内表面精加工方法及其精加工装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种工件上孔或膛孔的圆柱形内表面的精加工方法，以及适合于执行这种方法的精加工装置。优选应用领域是发动机制造中部件上的大体圆柱形平整支承表面的精加工，特别是发动机缸体的汽缸工作面的机加工。

背景技术

传统的珩磨加工是一种使用不确定几何形状切削刃的加工方法，其中多刃珩磨工具执行一种由两个分运动组成的切削运动，从而形成了具有交叉的加工轨迹或痕迹的机械加工内表面的典型表面结构。珩磨加工可以制造出在尺寸、形状公差和表面结构等方面都能满足极高要求的精加工表面。相应地，例如，发动机制造中汽缸工作面，也就是说发动机缸体或安装在发动机缸体的汽缸衬套内的汽缸孔的内表面，轴的轴承表面以及和端孔内的圆柱形内表面进行珩磨加工。

精加工通常含有若干连续的加工阶段。

在粗加工阶段，孔的粗加工实质上是用来确定孔期望的位置与角度位置。因为这个目的，在粗加工阶段中，粗加工孔被生产出来，该孔相比所期望的精加工孔来说尺寸要小，然后该孔在下一个加工阶段被清除，在此阶段形成所期望的孔的宏观形式和所期望的孔的内表面的表面结构。在精密钻孔的帮助下可以进行粗加工，该过程有时也被称为精密车削或精加工。举例来说，精细钻加工中典型的材料去除率在0.5～1mm范围内(基于直径)。已经提出，用“粗珩磨”工艺来代替精细钻加工(如由J.Sohmid在konstruieren+giessen 22、1997，no.4422到38页收录的文章″Spanende Bearbeitung von Gusseisen mit Vermikulargraphit″所述或者由U.Klink和G.flores in在VDI-Z 143，2001，no.6，49到56页收录的文章″Honen-Fortschritte durch optimierte Werkzeuge and Prozesse″所述)。粗珩磨是珩磨加工的一种变形方式，其切削能力与传统的精密钻加工相当，但是由于切削体的不断自磨可以获得每次研磨更高的部分。通常情况下使用带有粗磨粒的珩磨条。在粗珩磨中典型的材料去除率为0.3到0.5mm范围，基于孔或膛孔的直径。

在粗加工阶段，当孔所期望的位置和角度位置基本确定之后，执行随后的加工，该过程加工量小于粗加工时的加工量，并达到所期望的圆柱形状、直径和表面结构。

在随后的加工中，通常执行若干不同的连续珩磨加工。通常称为“预珩磨”的珩磨加工使用相对较粗磨粒的切削体(平均粒度，例如在91～251μm之间)并且具有高金属去除率，该加工基本上确定了所期望的孔的宏观尺寸并且能够减小粗加工带来的形状缺陷以及直径偏差。在预珩磨时典型的去除率例如在40～70μm之间(基于孔直径)(参见由G，Haasis和U.P.Weiginann在：WB Werkatattand Betrieb vol.132.1999，3，29到35页中收录的文章″Neues Honverfahren füruniwelfcfreundliche Verbrennungsmotoren″或专利文献DE 196 27 926 A1或前面提到的文章″Honen-Fortschritte durch optimierte Werkzeuge und Prozesse″)。预珩磨后，一般的粗糙度Rz在如9～26μm的范围。

预珩磨后，还有一步或多步加工操作，其使用更细粒度的切削体和相应减小的金属去除量，由此可加工出精加工工件上所需并且期望的表面结构，其具有大体上相对较低的材料去除。如果这样的加工在单次珩磨加工中实现，通常被称为″精整珩磨″。如果该加工过程被分成两次或更多次的加工工序，那在预珩磨之后直接进行的工序通常被称作″中间珩磨″，在这之后还跟随着最后一道加工工序，这道工序几乎不发生金属去除(如小于8μm的去除量)，只是对中间珩磨工序所加工的表面结构进行进一步优化。这个最后的加工工序可以被当作″平整珩磨″或″滑动珩磨″。为获得最大限度的表面质量，下一步加工工序可以由精磨或修光珩磨组成，通常可以达到的粗糙度Rz＜2μm。当加工包含有一体化硬质材料相的轻质合金时，最后的加工工序可为″暴露珩磨″，用于暴露硬质材料相(参见，如专利文献DE 196 27 926 A1)。

对于不同的加工阶段应使用不同的加工工具，一方面根据它们的材料去除能力来选择，另一方面根据加工孔的可达到特性来选择，特别是表面粗糙度、孔的圆柱形状和孔的尺寸偏差。因此，多种工具变化和/或双头扩张珩磨工具的使用和/或不同加工站之间的多种变化是必要的，由此导致了相对较长的加工链。

发明内容