專利名稱：一種活塞異形外圓的加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種活塞，尤其是涉及一種采用2把或多把車刀對(duì)活塞異形外圓進(jìn)行加工的 方法。
背景技術(shù)：
內(nèi)燃機(jī)的工作原理是燃?xì)庠谄變?nèi)迅速燃燒推動(dòng)活塞做功，因而活塞是內(nèi)燃機(jī)的關(guān)鍵部 件，其性能影響著整個(gè)系統(tǒng)的工作能力。隨著內(nèi)燃機(jī)工業(yè)的飛速發(fā)展，以活塞熱應(yīng)力分布及 活塞與缸套間的流體動(dòng)力學(xué)研究為基礎(chǔ)，為追求高速度、高效率、低消耗、低噪聲的目標(biāo)， 對(duì)活塞的設(shè)計(jì)也提出了越來越高的要求。新型活塞的外圓已不是一個(gè)簡(jiǎn)單的圓柱面，而是設(shè)計(jì)成特定的形線，從活塞頭部、環(huán)岸 部、銷孔部至裙部，其截面形狀和尺寸是漸變的，有圓柱面、圓錐面、橢圓、不對(duì)稱橢圓或 變橢圓等，是一組復(fù)雜的三維圖形，稱為異形外圓。(參見中國(guó)專利CN03124808.X)異形外 圓的車削是活塞制造中的難點(diǎn)。相對(duì)于磨削和其他加工方法而言，由于車削加工具有較高的 加工效率和加工精度，因此大批量加工活塞的異形外圓均采用車削(參見文獻(xiàn)2、孫永強(qiáng)， 馮之敬，趙廣木.國(guó)內(nèi)活塞異形外圓車削加工技術(shù)的現(xiàn)狀.機(jī)械工程師，2002， 3: 7-9)。自20世紀(jì)90年代初以來，我國(guó)在活塞數(shù)控車削技術(shù)的研究和應(yīng)用領(lǐng)域均取得了突飛猛進(jìn) 的發(fā)展，出現(xiàn)了形式多樣的數(shù)控活塞車床。但是由于活塞的設(shè)計(jì)日趨復(fù)雜，以及對(duì)異形外圓 的加工精度、光潔度和加工效率的要求越來越高，不斷地對(duì)活塞的制造技術(shù)提出新的挑戰(zhàn)。當(dāng)活塞異形外圓數(shù)控車削時(shí)，車刀由微進(jìn)給機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，微進(jìn)給機(jī)構(gòu)的性能例如響應(yīng)頻率、 直線工作行程范圍、微進(jìn)給分辨率和控制精度等嚴(yán)重影響著加工精度。光潔度和加工效率主 要由主軸轉(zhuǎn)速?zèng)Q定。目前國(guó)內(nèi)活塞加工所采用的主軸轉(zhuǎn)速范圍一般是1000 1500rpm，而活 塞車床在主軸轉(zhuǎn)速達(dá)到3000rpm時(shí)，可依舊保持良好性能，同時(shí)通過提高主軸轉(zhuǎn)速可以有效提 高加工效率和工件表面光潔度，然而主軸轉(zhuǎn)速的提高但卻對(duì)微進(jìn)給機(jī)構(gòu)的性能提出了更高的 要求，迫切需要進(jìn)一步研制高頻響、高分辨率、高精度、大行程的微進(jìn)給機(jī)構(gòu)，但目前微進(jìn) 給機(jī)構(gòu)相對(duì)主軸控制技術(shù)滯后，技術(shù)發(fā)展仍需相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于針對(duì)因主軸轉(zhuǎn)速提高而對(duì)微進(jìn)給機(jī)構(gòu)性能要求過高的問題，提供一種活塞異形外圓的加工方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是利用至少2把車刀對(duì)活塞異形外圓進(jìn)行加工。 本發(fā)明包括以下步驟1) 根據(jù)異形外圓活塞的截面形狀選擇2把或3把車刀；2) 利用旋轉(zhuǎn)編碼器在活塞加工機(jī)床上精確定位車刀；3) 利用標(biāo)準(zhǔn)異形外圓活塞即標(biāo)準(zhǔn)件對(duì)車刀進(jìn)行同時(shí)對(duì)刀；4) 設(shè)定加工參數(shù)，加工參數(shù)主要包括活塞加工機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速、活塞異形外圓方程等；5) 根據(jù)設(shè)定好的加工參數(shù)，進(jìn)行數(shù)控編程，計(jì)算車刀的插補(bǔ)點(diǎn)軌跡、進(jìn)給量和加工延遲 時(shí)間(即車刀進(jìn)給的延遲時(shí)間)，進(jìn)而生成各車刀數(shù)控加工代碼，形成交叉分布的插補(bǔ)軌跡；6) 運(yùn)行數(shù)控加工代碼，實(shí)現(xiàn)車刀共同加工；7) 利用面形測(cè)量傳感器對(duì)車刀共同加工后的異形外圓活塞進(jìn)行在位檢測(cè)；8) 對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，若異形外圓活塞面形精度符合要求，則加工完成；若異形 外圓活塞面形精度不符合要求，則生成補(bǔ)償加工程序，進(jìn)行補(bǔ)償加工。本發(fā)明通過采用2把或3把車刀對(duì)活塞異形外圓共同進(jìn)行加工的方法，解決了因提高主 軸轉(zhuǎn)速而造成對(duì)微進(jìn)給機(jī)構(gòu)性能要求過高的問題，實(shí)現(xiàn)了在不提高微進(jìn)給機(jī)構(gòu)性能的條件下， 可以有效地提高主軸轉(zhuǎn)速，同時(shí)通過對(duì)工件進(jìn)行在位檢測(cè)，減少了補(bǔ)償加工的次數(shù)，保證了 加工精度，同時(shí)提高了活塞的加工效率和表面光潔度。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例的加工基本原理示意圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例的2把車刀插補(bǔ)示意圖。圖3為本發(fā)明實(shí)施例的2把車刀插補(bǔ)點(diǎn)的分布方式圖。圖4為本發(fā)明實(shí)施例的加工中2把車刀的插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下實(shí)施例將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一歩的說明。 以下給出圖1 4中的各主要部分的代號(hào)l頂尖，2微進(jìn)給機(jī)構(gòu)，3車刀，4持刀架，5異形外圓活塞，6機(jī)床工作臺(tái)，7主軸，8滑 槽，9傳感器，10旋轉(zhuǎn)編碼器，ll左邊車刀的插補(bǔ)點(diǎn)分布，12右邊車刀的插補(bǔ)點(diǎn)分布。圖l為本發(fā)明實(shí)施例的加工基本原理示意圖。異形外圓活塞5裝在主軸7上，上部由頂尖l 頂住，加工中活塞5隨頂尖1和主軸7—起高速旋轉(zhuǎn)。機(jī)床工作臺(tái)6位于機(jī)床主軸7外部，呈圓環(huán) 形結(jié)構(gòu)。持刀架4安裝在工作臺(tái)6上，加工過程中可以隨工作臺(tái)6上下運(yùn)動(dòng)。工作臺(tái)6上開有滑槽8 ，持刀架4可以沿著滑槽8進(jìn)行移動(dòng)。同時(shí)工作臺(tái)6上裝有旋轉(zhuǎn)編碼器10 ，用于精確調(diào)整 微進(jìn)給機(jī)構(gòu)2的位置。微進(jìn)給機(jī)構(gòu)2固定在持刀架4上，可借助旋轉(zhuǎn)編碼器10進(jìn)行位置調(diào)整。 加工過程中微進(jìn)給機(jī)構(gòu)2可驅(qū)動(dòng)車刀3進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 以下給出具體的加工步驟。首先，根據(jù)異形外圓活塞的截面形狀合理的選擇車刀的數(shù)量，由于本實(shí)施例中的活塞為 沿著長(zhǎng)軸和短軸的對(duì)稱結(jié)構(gòu)，故選擇2把車刀對(duì)活塞進(jìn)行加工。圖2給出本發(fā)明實(shí)施例的雙刀插補(bǔ)示意圖，微進(jìn)給機(jī)構(gòu)2固定在機(jī)床工作臺(tái)6上，加工 之前借助旋轉(zhuǎn)編碼器10對(duì)微進(jìn)給機(jī)構(gòu)2進(jìn)行位置調(diào)整，并利用標(biāo)準(zhǔn)異形外圓活塞即標(biāo)準(zhǔn)件 對(duì)2把車刀3進(jìn)行同時(shí)對(duì)刀；接下來設(shè)定加工參數(shù)，主要包括主軸轉(zhuǎn)速、活塞異形外圓方程 等。其次，根據(jù)設(shè)定好的加工參數(shù)，進(jìn)行數(shù)控編程，計(jì)算2把車刀2的插補(bǔ)點(diǎn)軌跡、進(jìn)給量 和加工延遲時(shí)間(即車刀進(jìn)給的延遲時(shí)間)，進(jìn)而生成各刀具數(shù)控加工代碼，形成交叉分布的 插補(bǔ)軌跡，2把車刀插補(bǔ)點(diǎn)的分布方式圖參見圖3。 2把刀的插補(bǔ)點(diǎn)軌跡分布11和12為交叉 分布。最后，運(yùn)行數(shù)控加工代碼，實(shí)現(xiàn)活塞的2把車刀共同加工。圖4給出本發(fā)明實(shí)施例的加 工中2把車刀的插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)示意圖， 一次加工完成后利用傳感器9對(duì)加工后的結(jié)果進(jìn)行在位檢 測(cè)并對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)處理從而生成補(bǔ)償加工程序，進(jìn)行補(bǔ)償加工。
權(quán)利要求
1. 一種活塞異形外圓的加工方法，其特征在于包括以下步驟1)根據(jù)異形外圓活塞的截面形狀選擇2把或3把車刀；2)利用旋轉(zhuǎn)編碼器在活塞加工機(jī)床上精確定位車刀；3)利用標(biāo)準(zhǔn)異形外圓活塞即標(biāo)準(zhǔn)件對(duì)車刀進(jìn)行同時(shí)對(duì)刀；4)設(shè)定加工參數(shù)，加工參數(shù)主要包括活塞加工機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速、活塞異形外圓方程等；5)根據(jù)設(shè)定好的加工參數(shù)，進(jìn)行數(shù)控編程，計(jì)算車刀的插補(bǔ)點(diǎn)軌跡、進(jìn)給量和加工延遲時(shí)間，進(jìn)而生成各車刀數(shù)控加工代碼，形成交叉分布的插補(bǔ)軌跡；6)運(yùn)行數(shù)控加工代碼，實(shí)現(xiàn)車刀共同加工；7)利用面形測(cè)量傳感器對(duì)車刀共同加工后的異形外圓活塞進(jìn)行在位檢測(cè)；8)對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，若異形外圓活塞面形精度符合要求，則加工完成；若異形外圓活塞面形精度不符合要求，則生成補(bǔ)償加工程序，進(jìn)行補(bǔ)償加工。
全文摘要
一種活塞異形外圓的加工方法，涉及一種活塞。提供一種活塞異形外圓的加工方法。根據(jù)異形外圓活塞的截面形狀選擇2把或3把車刀；利用旋轉(zhuǎn)編碼器在活塞加工機(jī)床上精確定位車刀；利用標(biāo)準(zhǔn)異形外圓活塞即標(biāo)準(zhǔn)件對(duì)車刀進(jìn)行同時(shí)對(duì)刀；設(shè)定加工參數(shù)，加工參數(shù)主要包括活塞加工機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速、活塞異形外圓方程等；根據(jù)設(shè)定好的加工參數(shù)，進(jìn)行數(shù)控編程，計(jì)算車刀的插補(bǔ)點(diǎn)軌跡、進(jìn)給量和加工延遲時(shí)間，進(jìn)而生成各車刀數(shù)控加工代碼，形成交叉分布的插補(bǔ)軌跡；運(yùn)行數(shù)控加工代碼，實(shí)現(xiàn)車刀共同加工；利用面形測(cè)量傳感器對(duì)車刀共同加工后的異形外圓活塞進(jìn)行在位檢測(cè)；對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，若符合要求，則加工完成；若不符合要求，則進(jìn)行補(bǔ)償加工。
文檔編號(hào)B23B5/00GK101269418SQ20081007099
公開日2008年9月24日 申請(qǐng)日期2008年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月30日
發(fā)明者江 郭, 郭隱彪, 浩 黃 申請(qǐng)人:廈門大學(xué)