一种归属于精细镗削的新工艺可以对气缸的轻金属工作面进行打毛，以便实现热喷涂。其优点是缩短加工时间，提高喷涂吸附力和简化加工流程。

对低能耗和低排放汽车的需求正在与日俱增，这给汽车工业带来了越来越大的压力，促使汽车工业积极寻找各种创新型技术方案，以逐步满足这方面的要求。对汽车能耗和排放产生直接影响的是车身总质量。因此，近年来很多汽车制造厂商已经采用铝质材料来替代常见的灰口铸铁气缸曲轴箱。

气缸镜面采用热喷涂

针对AlSi亚共晶合金，目前除了单一材料方案（AlSi17）之外，还可采取其他一些多样性或近似单一的技术方案，以便把诸如灰口铸铁衬垫等部件压入或浇注到气缸曲轴箱里。但是，采用气缸套有很多缺点。例如整车重量增加和因不同热伸缩系数而产生变形等。一种新的更好的方法便是采用热喷涂工艺对工作面进行涂层。涂层厚度最初大约为300μm，然后再接受珩磨至100～150μm。这种很薄的涂层根据不同的材料和表面形状，具有非常良好的摩擦特性。很薄的涂层可以有效降低气缸之间隔板的宽度，进一步减轻重量。

为了在运行中确保涂层功能的完好性，一个重要的前提条件是气缸工作面针对热喷涂的事先准备工作。目前的技术现状是高压水喷射或刚玉砂喷射法，也可以采用化学粘附方法。对此，要对将作涂层的表面进行彻底的打毛，以确保铝质基底和喷涂层之间达到良好的机械粘附性能。虽然这种方法可以达到可靠的效果，但是，它自身具有一些明显的缺陷。例如，对辅助设施的额外投资，工艺流程时间长，粘附层上的化学品的清理和排放很费事。

采用切削工艺实现特定的粘附表征

出于这方面的原因，TU Braunschweig技术大学机床和加工技术学院（IWF）在BMBF项目（Nacolab-Composit高载荷柴油和汽油发动机气缸工作面的纳米结晶涂层）框架内开发出一种切削工艺，它采用一种特殊的刀具外形，在一个修正的精镗作业流程内，在气缸工作面上切出特定的粘附外形。这种方法具有明显的优势。

IWF所研发的打毛工艺属于一种采用特型刀刃的切削流程。加工作业对设备没有特别的要求，可以在常规的CNC加工中心上进行。

在工具方面可以采用常规的刀盘，在此刀盘上焊入复合晶体金刚石的嵌入体。在嵌入体上则通过电火花工艺加入两个相对的刀刃。刀片安装在常规的、常用于气缸工作面铣削或精镗削作业上的刀座上（图1）。

特殊的刀盘外形在表面上切出“螺纹”

在开始时，对气缸工作面进行精铣，然后换上带有特殊转位刀片外形的刀具。刀具通过旋转轴进行动作，按照恒定的进给量，同时沿着气缸轴孔引入油水乳化液并在孔的表面上切削出一种螺纹（图2）。

切削原理见图3。最初只是一个刀刃在切削并在表面上生成一种锯齿状的结构。经过几周旋转之后，第二个刀刃也投入作业。由此来完成所需的燕尾状粘附外形轮廓（图4）。这种外形确保了喷涂层与打毛基底材料的非常牢固的粘合。

同时，对切削深度对于粘附抗拉强度的影响进行了研究。研究结果表明，当切削深度达到大约75μm时，即可达到足够的粘合强度。在削深度达到大约100μm时，可以实现最佳的结果，此时所测得的粘合强度可以达到60MPa。图4所示为打毛气缸工作面的REM状况，它反映出一种所需的打毛构造结果。目前继续提高切削深度似乎没有必要，这是因为加大切削深度需要耗用更多的喷涂材料，另一方面也没有必要再给刀刃增加加工力。

在对气缸工作面进行打毛之后，珩磨主轴停在气缸工作面的末端，刀具则通过立式加工轴从孔中拔出。切削时间大约在10～20s，视工作面长度和铝质合金的情况而定，当然明显低于常规喷射方法的加工时间。

图4 经过打毛的工作面（a）和工作面的横向打磨（b）。采用Sulzer Metco 公司的XPT512等离子层材料进行涂层

刀刃外形研发提高作业安全性

在对所使用的刀盘进行试验和优化过程中，在刀刃外形的优化上采取了很多步骤。为了提高作业安全性，扩大了刀刃的外形并在刀盘上加入了第二对冗余刀片。这些刀片的外形设计可以实现使第三个刀片的切削轨迹恰好与第一个刀片的轨迹重合，第四个刀片轨迹则与第二个刀片轨迹重合。其主要优点在于一旦第一对刀片中的某个刀片出现损坏，不会发生报废现象。通过后续刀片的接力，可以确保所加工的外形达到所需的燕尾形状。

前端刀片承担大部分切削工作

另一种方法是前接一个结实耐用的大角度刀片，它可以承担起大部分的切削工作。此时，后面刀片的功能只是对已加工的外形进行一些补充加工。由此可以极大减轻各个刀片的负荷程度。这些刀具目前还处于试验和评估阶段。在刀片材料开发方面，目前仍在作继续的研究。在涂层技术研发方面，近几年来已经取得一些积极的进展，也实现了一些极薄和外形轮廓逼真的耐磨涂层。