缸体是发动机中最重要的部件之一，缸孔在发动机完成混合气体压缩、燃烧及膨胀做功的能量转换过程中承受着各种载荷和温度剧变，因此，缸孔的尺寸精度、形状误差及表面状态对发动机性能具有重大影响（如发动机功率、燃油消耗及寿命等）。缸孔作为发动机核心部位，为保证其稳定的精度、网纹及表面质量要求，缸孔的精加工工艺，通常都采用珩磨加工，由进口高精度数控珩磨机来完成。

缸孔珩磨的质量问题
在神龙EB发动机缸体的缸孔珩磨加工中，出现两个加工质量问题，造成质量不合格，零件报废，且刀具寿命低，不断停机调整，严重影响生产。
1.缸孔珩磨加工尺寸不稳定
在线测量工位检测缸孔直径显示，缸孔直径值波动，偶尔出现几件直径突然变大，造成孔径超差。
2.同一缸孔A、B、C三截面直径差值较大
不同截面直径差大于0.012 mm，存在较大锥度，影响缸孔圆柱度误差精度。直径差值不稳定，修磨后的新刀在短暂加工后就会因锥度大必须再修磨。EB缸体3个缸孔测量情况如图1所示。

原因分析
1.产品要求及工艺简介
神龙EB发动机为三缸机，三个缸孔要求为：直径φ75（+0.018/0）；网纹角35°±5°；圆柱度0.012 mm，如图2所示。
我公司采用德国格林数控珩磨机进行珩磨加工，缸孔珩磨分2个加工工位及一个自动测量工位。粗珩工位配置1根数控珩磨轴（轴1），可气动测量，自动补偿。精珩工位配置2根珩磨轴（轴3、轴4），为数控双膨胀系统，可气动测量，自动补偿，每轴珩磨头配置2组珩磨条，一组为精珩，另一组为平顶珩。自动测量工位，采用气动测量，具有3截面，4个方向，监控12个测量点直径、直径差及平均值。珩磨余量为粗珩0.045 mm，精珩0.025 mm，加工节拍为75 s。

2.加工直径不稳定原因分析
（1）加工直径不稳定因素排查
针对缸孔直径加工不稳定情况，通过较长时间在线跟踪、分析，确定缸孔直径突然变化、波动较大的情况，集中在精珩轴3加工的缸孔上，根据珩磨加工原理，列出其相关因素，进行排查，不稳定因素分析如表1所示。

通过近2周的跟踪、试验，综合以上跟踪分析确定，确定此次加工直径不稳定主要原因为：精珩轴3测量系统在气电转换仪到珩磨头区间连接杆气路存在泄漏，导致主动测量时差压波动，孔径失真、造成缸孔加工直径不稳定。
（2）漏气造成缸孔加工直径不稳定的机理分析
格林珩磨机缸孔加工自动在线测量系统，采用非接触式差压气动测量方式。其气路工作原理如图3所示。

来自气源l的压缩空气，经过滤器2滤清、通过进气阀3和稳压阀4后，具有恒定压力pc，分两路流动。一路经可调节流阀5通往珩磨头上测量条护板间测量喷嘴6流入大气，而测量喷嘴与零件内孔间隙S不同，系统中测量腔压力px变化，测量腔压力px与S呈一一对应的函数关系。另一路直接连入差压传感器高端气压输入端，测出气路中输入恒定压力pc与测量腔压力px的压差Δp，即：Δp=pc-px；其中pc为常数，是输入端的恒定压力；px为测量腔压力，因此该压力差压Δp与S也有一一对应的函数关系。当测量系统正常时，Δp变化就反映了间隙S的变化，即反映了工件尺寸变化。通过差压传感器将其转换成电压数字信号，应用测量系统电子计算技术，进行自动和差演算、误差补偿及显示等功能，实现气路差压气动测量。通过对标准件的校准，确定基准电压值，加工零件时测得的电压值与基准电压值比较，得出直径尺寸值。
珩磨机加工为闭环控制，尺寸大小由测量确定，当测量系统漏气时，漏气量大小也不一定是稳定的，漏气量大出现在加工时就会造成加工尺寸变小；漏气量大出现在校准时，就会出现校准的基准偏移，加工零件时尺寸普遍偏小。漏气的不稳定就造成加工尺寸的不稳定。
通过原因分析可以发现，解决珩磨测量气路漏气问题，是解决珩磨加工尺寸不稳定问题的关键。
3.缸孔加工锥度大原因分析
（1）.缸孔加工锥度大因素排查
通过跟踪、分析缸孔最终测量结果，发现三个缸孔都不同程度存在A、B、C三截面直径差较大，保持“上（A）大下（C）小”的锥度状态，随着加工时长，锥度变大。结合珩磨加工原理，列出相关因素，进行跟踪、实验与分析，锥度分析如表2所示。

通过工艺试验及排查分析，确定加工锥度大的主要原因与珩磨参数不合理、珩磨头磨损不均衡有关，测量误差不能及时反映加工实际情况，使粗珩磨锥度问题不能及时反馈，精珩磨余量不足，无法对粗珩进行修正，同时造成精珩磨头也产生磨损不均情况，进一步影造成珩磨锥度的恶化。
（2）.缸孔加工锥度大产生原因的机理分析
缸孔珩磨常会出现圆柱度问题，如图4所示，通常通过往复行程上下止点位置、上下止点短行程及上下止点延时等珩磨参数加以调整，如某一端孔径大，则减小往复运动该端行程量，或减少延时及短行程次数；如某一端孔径小，则增大该端行程量，或增加延时及短行程次数，达到加工的圆柱度要求。

EB缸体结构特殊，缸孔下端面与曲轴轴承座距离很短，珩磨下换向点严重受限，行程过大，有干涉、撞刀风险，难以通过调整换向点位置保证圆柱度要求，如图5所示。因此只能通过短行程或延时方法，优化参数来解决问题。
因为珩磨参数的不合理，造成珩磨条磨损不均衡，使珩磨头形成一倒锥，上头大，下头小，进一步加大缸孔珩磨的锥度，形成恶性循环。
粗珩本来的作用是修整缸孔，给精珩提供稳定的、均匀的珩磨余量，以保证精珩能产生一个稳定的表面质量和较好的形状、尺寸误差。但粗珩磨头因珩磨参数不合理，自动测量因测量反应速度问题无法准确地测量上、中、下3个部位的实际尺寸，所以不能反馈下部直径小0.03 mm的实际现状，致使精珩磨无法得到均匀的珩磨余量，消除粗珩圆柱度的负担，同时下部精珩余量的加大造成下部珩磨条磨损加快，使精珩珩磨头需要不断地线下修磨以保证圆柱度的要求，严重影响珩磨头寿命和生产的正常进行。
通过原因分析可以发现，优化珩磨参数，使粗、精珩珩磨头均衡磨损，是解决圆柱度问题的关键。

问题解决
1.加工直径不稳定问题解决
（1）消除测量气路漏气
通过排查分析，确定精珩轴3的接杆连接密封存在测量气路泄漏，我司利用库存新连接杆换下设备上旧连接杆，并对两端连接处密封全部实施更换，对旧连接杆进行线下维修后备用。
（2）实施效果
更换精珩轴3连接杆后效果明显，经过半年跟踪，缸孔珩磨直径稳定，无异常突变情况发生，解决了加工直径不稳定问题。
2.缸孔加工锥度大问题解决
（1）合理确定珩磨参数，保证珩磨条均衡磨损
1）通过计算确定下换向点极限位置，尽量使下换向点接近极限点，使上下换向点越程量尽量接近，尽可能通过往复换向点位置参数优化保证圆柱度。
2）通过下换向点延时设定和上换向点调整，及时微调，使圆柱度一直保持在最优的状态，使珩磨头磨损向平衡磨损逼近，珩磨参数逐渐稳定，避免大幅度调整。
3）把稳定加工的参数进行固化，操作工及时跟踪圆柱度变化的趋势，在固化的参数基础上进行适度微调，保证珩磨条均衡磨损，圆柱度的长期稳定。
（2）优化珩磨头初始修磨参数
1）珩磨条修磨时，避免珩磨头直径“上大下小”，采取 “上小下大”。因珩磨缸孔易出现“上大下小”，珩磨头磨损也易磨损成“上大下小”，珩磨头修磨时采取直径“上小下大”，通过微调调整上换向点位置、下换向点延时及短行程次数等参数，保证缸孔锥度，留有调整富裕量和充裕的珩磨头磨损平衡时间。
2）针对珩磨条下端倒角过大情况进行优化，使其由5 mm调整为2 mm，以加大往复运动珩磨头下换向点实际越程量，更有利于圆柱度调整。
3.实施效果
通过珩磨工艺参数优化和珩磨修磨的改进，珩磨缸孔圆柱度0.012 mm得到很好的保证，经过半年跟踪，质量十分稳定；同时珩磨条寿命也得到明显提升，珩磨条使用寿命都由原来的连续10 000件/次提高到25 000～30 000件/次，既改善了缸孔珩磨质量，又提高了刀具寿命。

结论
缸孔珩磨的尺寸控制，关键在测量，其中测量系统漏气，是占比最大的故障，在测量系统设计时，应加强漏气风险控制，避免易松动、易腐蚀及易磨损的结构和材料。
处理质量问题，方法和思路十分重要。出现问题，找出相关的因素，由简单到复杂进行排查，保持清晰思路，可有效提高分析和解决问题的效率。