区云锋　蒙旭喜　韦小康

摘 要：汽车发动机作为汽车的核心部件，性能的好坏，影响着汽车的稳定性；而缸体作为发动机三大组成部件之一，加工质量的稳定性，影响着产品的最终质量。缸体的缸孔作为活塞直接接触面，在CNC前道工序加工缸孔的质量，体现在圆柱度及表面粗糙度，其加工的好坏影响着珩磨机珩磨珩磨缸孔的质量。本文主要解析发动机缸体缸孔在CNC加工质量稳定性提升，解决缸孔前道工序加工质量问题。

关键词：发动机缸体 缸孔 缸孔加工质量 质量稳定性提升

1 概述

发动机的缸体加工主要利用数控加工中心加工及珩磨机加工，而缸体缸孔是发动机关键质量控制点。缸孔刀痕、圆度、圆柱度、直径异常，直接影响发动机的输出效率。易引发烧机油、发热、抖动等情况。稳定缸孔关键质量控制点，从而提高发动机的性能，提高发动机的寿命。因此，在缸体缸孔的加工过程中，解决数控加工中心OP190缸孔加工有刀痕、震纹问题，同时增加主轴检测功能，提升设备稳定性有利于改善缸体缸孔加工质量。

2 设备技术分析

运用头脑风暴法从“人、机、料、法、环问题的原因进行分析讨论，利用树图剖析问题根本原因，并罗列验证方法。最终的数控加工中心设备OP190关联图如下图1所示。

在收集数据过程中，小组已经将“人、料、环”方面的因素排除，经过树图分析，最终将“机、法”方面的问题分解。从以下4点立项实施，落实改进提升。

（1）优化驱动轴X＼Y＼Z＼B轴参数，减少定位误差&振动过大；

（2）优化夹具定位面高度差；

（3）改造夾紧油缸杆部件；

（4）增加电主轴振动测量。

3 优化驱动轴X＼Y＼Z＼B轴参数，减少定位误差&振动过大

ERRC表示驱动装置的误差值，因ERRC=进给速度/位置增益，故当进给一定时，ERRC理论上对应也是一定的。测量丝杠ERRC，通过数据对比加工时的XYZB轴位置偏差（ERRC）曲线。优化参数1828＼1825＼2036参数，减少定位误差及机床振动。优化后测量丝杠振动误差 97000-100000ms、101000-105500ms无震荡，误差值波动范围将近2-3um（正常范围40um以下）。机床定位误差、振幅、伺服轴震荡优化完成，提升缸孔加工质量，减少了震纹，见图2。

4 优化夹具定位面高度差

数控加工中心夹具定位面高度差数值，直接影响工件尺寸、位置度、平行度、平面度等质量控制。定位面高度差超差，加工工件易引起抖动。制定定位面高度差工艺标准≤0.02mm。调整优化4台定位面高度差后，经过加工验证，提升了缸孔表面加工质量，见图3。

5 改造夹紧油缸杆部件

数控加工中心夹具在工件加工起到固定、定位的作用。夹紧油缸异常，工件易倾斜或抖动。现有油缸杆均为分体式直角过度，夹紧后无过度连接圆角，导致加工过程夹紧头受剪切力断裂及夹不紧。改造夹紧头结构采用圆弧过度机构，如下图，消除应力集中。改造后测量监控夹具夹紧力稳定在45-48BAR。增加夹紧稳定性，验证加工缸孔刀痕问题得以解决，见图4。

6 增加电主轴振动测量

数控加工中心在加工缸孔时异响，主轴受到很大的切削力，引起主轴的震荡导致加工产生刀痕/震纹。长期在这种工况生产，会导致主轴损坏。探究主轴振动情况可以通测量主轴振动分析振动数据进行处理，对振动信号提取均值、方差、峰峰值等时域特征值，以表征主轴整体振动大小；对振动信号做快速傅里叶变换得到其幅频谱，根据幅频谱初步分析主轴的动平衡状况。对主轴进行跟踪及维护，提升主轴的稳定性，消除加工过程中缸孔产生刀痕及震纹，提升了缸孔加工质量的稳定性，见图5。

从上图频率信号时域上对比，第一个缸孔加工过程振幅幅值与其他三个缸孔加工有明显差异，第一个缸孔出现刀痕部分的加工频率信号明显变大，如下图6加工质量。

进一步分析主轴空载芯轴旋转阻力大转子卡滞原因：主轴振动过大，引发主轴内部铜环热胀冷缩卡滞芯轴，更换主轴后问题解决。因此，增加电主轴振动测量改进可有效预判，从而有效的解决缸孔加工质量问题，提升缸孔加工质量的稳定性。

7 结语

数控加工中心加工缸孔质量问题比较复杂，又是发动机生产线质量控制的关键工位，因此，优化缸孔加工的过程，利于缸孔的质量控制，有效保证产品的稳定输出。

参考文献：

[1]《金属加工世界》2010年.