高精度内孔加工粗糙度问题分析及改善

陈广

摘要：针对内孔粗糙度要求较高、参数较多等问题，开展珩磨孔粗糙度研究，经过学习与现场对不同参数的试验，通过加工参数和刀具粒度的研究，解决了珩磨粗糙度问题。

关键词：内孔;珩磨加工;粗糙度

1  内孔粗糙度要求

此项目在评审初期就识别出客户对粗糙度的要求较高，我司难以满足的现实情况。所以评审阶段提出了偏离申请。将粗糙度值放宽。（表1、表2）

2  粗糙度参数分析

Rz：轮廓峰顶线与谷底线之间的距离（表面波峰与波谷之间的垂直距离）;

Rk：粗糙度核心轮廓深度;

Rpk：高于粗糙度核心轮廓的突峰平均高度;

Rvk：低于粗糙度核心轮廓的低谷平均高度;

Mr1：是由粗糙度核心轮廓与突峰的相交线确定的水平线所对应的百分数;

Mr2：是由粗糙度核心轮廓与低谷的相交线确定的水平线所对应的百分数;

Rsm：轮廓单元的平均宽度，即一个取样长度内轮廓单元宽度Xs的平均值。

2.1 等效线的计算

等效线用包含40%的被測轮廓点的支撑率曲线的核心区域来计算。核心区域是指支撑率曲线中大于40%的支撑率曲线部分割线梯度最小时的区域。如图1所示，以Mr=0为起点，沿支撑率曲线以？茳Mr=40%梯度最小的这段割线构成了支撑率曲线的核心区域。如果有多个这样相等的梯度最小区域，则选择第一次碰到的区域进行计算。计算中心区域直线给出沿轮廓坐标方向的最小方差。

2.2 Rk、Mr1、Mr2参数计算

由2.1计算所得的等效线分别与横坐标Mr=0%和Mr=100%相交（见图1）。从这两个交点平行横坐标做两条直线，这两条直线将突峰与波谷分离，两条直线之间的部分即为侧超度核心轮廓。

这两条直线之间的垂直距离为核心粗糙度深度Rk.这两条直线与材料支撑率曲线的交点的水平坐标分别定义了Mr1和Mr2。

2.3 Rpk、Rvk的计算

支撑率曲线和核心粗糙度Rk的边界围城的上、下区域，如图2阴影部分，分别对应粗糙度核心轮廓之外的峰轮廓区域和谷轮廓区域。参数Rpk和Rvk分别为 “峰区”和“谷区”等面积的直角三角形的高，见图2。

3  试验过程

3.1 参数试验

本次调试非首次调试，在首次调试中，经过参数试验，试验结果表明，珩磨中孔加工参数在转速350r/min，进给250～300时，中孔加工效果最佳。珩磨杆粒度为240。加工测试结果如表3所示。

通过试验不同参数，转速为350r/min，进给300时，送检四个零件，二个粗糙度合格，二个粗糙度稳定性不合格。当进给调整为250时，Mr1超差。将转速调整为200r/min，进给调整为200时。出现数据大量超差，所以此加工参数不适合加工，且严重影响加工节拍。经过试验，现有参数不能稳定保证尺寸要求，故还需试验其他方法。

3.2 珩磨杆粒度试验

经过试验不同参数后，粗糙度不稳定，还需要继续改进加工工具。通过与刀具工程师沟通，选定进口珩磨杆，粒度为600继续试验加工。由于通过参数试验得出进给300，转速350时，珩磨效果比较好。故直接采用此参数进行珩磨试验。珩磨杆如图3所示。

使用新珩磨杆调试后，使用报废零件连续试验4个零件，粗糙度检测均满足客户图纸要求。验证后加工6件尺寸合格零件，其中包括3件PPAP样件，数据如表4。

通过表4数据可以看出，以目前的珩磨工具，加工参数，可以做到Rz2以内，Rk1以内，Rpk0.5以内，Rvk0.5以内，Rsm150以内，Mr112%以内，Mr292%以内。全部稳定满足客户要求。

4  试验结果及后续改进方向

针对客户内孔粗糙度较高的零件，需要使用粒度更高的珩磨杆进行加工，才能达到粗糙度要求。后续改进还需要提高加工节拍，通过参数设置达到更高的粗糙度要求。由于提高珩磨杆粒度，珩磨过程中，排屑问题需要在后续加工中注意。

参考文献：

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