專利名稱：制造活塞式發(fā)動機氣缸襯套的方法和氣缸襯套的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制造活塞式發(fā)動機例如大型兩沖程十字頭型發(fā)動機的氣缸襯套的方法，在這種方法中采用以下方式在襯套的內(nèi)表面上形成用于活塞環(huán)的滑行表面首先采用至少一個具有曲線切削刃的切工具在襯套的內(nèi)表面上切削出波形結(jié)構(gòu)，該波形結(jié)構(gòu)在波峰和波谷之間具有至少0.005mm的高度差，然后至少在最靠近活塞頂部死點位置的滑行表面處從該波形結(jié)構(gòu)中除去波峰，使得在縱向截面上作好的襯套的內(nèi)表面具有不完全的波形表面，在此波形表面中，波谷由大體上是平面的區(qū)域分開。
德國專利No.683262說明一種用這種方法制造的氣缸襯套，其中在波形結(jié)構(gòu)中的波峰通過珩磨襯套的內(nèi)表面而被除去。這種方法要求將襯套從一個使內(nèi)表面上切削出波形結(jié)構(gòu)的機加工裝置上轉(zhuǎn)移到珩磨機的新的固定位置上。此外，珩磨本身是一種費用大和耗時的加工手段，在珩磨加工中，具有若干珩磨石的機頭在轉(zhuǎn)動時穿過襯套，由此珩磨石將波峰上的料磨去。特別在大型氣缸襯套的情況下，要配備珩磨機投資是很大的。
瑞士專利No.342409說明一種氣缸襯套，在該專利中，通過在襯套的內(nèi)表面上切削出波形結(jié)構(gòu)而在該內(nèi)表面上形成用于活塞環(huán)的滑行表面。這種襯套稱作波切襯套，該波形結(jié)構(gòu)通常是螺旋形的，在襯套轉(zhuǎn)動時切削工具以一定的速率沿襯套的縱方向推進。瑞士專利所說的一個優(yōu)點是，溝槽聚集潤滑油，因而出現(xiàn)油窩，這有利干活塞環(huán)和襯套內(nèi)表面之間的潤滑作用。
這種在襯套內(nèi)表面上進行波切而形成沿襯套縱向相連接的波形結(jié)構(gòu)其制造優(yōu)點是，內(nèi)表面不用珩磨，因為波切加工可以將襯套加工到要求的內(nèi)徑尺寸。當襯套工作時，活塞環(huán)將磨去波峰，從而在波谷之間形成平面區(qū)域，但活塞環(huán)也在同時被磨損。
大型兩沖程十字頭發(fā)動機的發(fā)展總是增加氣缸的輸出功率，因此也增加了有效平均壓力。最近制造的發(fā)動機其氣缸輸出功率達到5,700kw，有效平均壓力為18.2巴。這對活塞環(huán)和氣缸襯套提出了很高的要求，因為穿過活塞環(huán)的壓差以及活塞環(huán)與襯套內(nèi)表面的接觸力變得很大。因此如襯套的內(nèi)表面是被切削成純粹的波形結(jié)構(gòu)，則要重視活塞和襯套的磨合問題，尖銳的波峰可能引起活塞環(huán)的卡住。
丹麥專利No.139111說明一種氣缸襯套，該襯套的內(nèi)表面上具有螺旋式的切削槽，該螺旋槽的螺距是如此大，使得波谷由一個平面區(qū)域隔開，該平面區(qū)域沿氣缸的縱向具有例如是4mm的長度L。在切削該槽之前，必須珩磨該襯套，這使得制造襯套變得很昂貴，因為襯套必須在一種固定裝置上首先加工到接近于其最后內(nèi)部尺寸之后，它必須被裝卡在珩磨機上進行珩磨，然后再重定位在第一種固定裝置上，以便切削出槽。大型發(fā)動機的氣缸襯套是很重的部件，在機加工設備上重新定位和裝卡該襯套是費時間的。
JP-A 5-65849說明一種用于活塞發(fā)動機的氣缸座，在該專利中，鏜孔后的氣缸還要進行珩磨，形成蜂窩狀結(jié)構(gòu)的研磨紋路或槽。這些研磨紋路包括有會導致?lián)p壞活塞環(huán)的小的尖銳凸起。為防止這種對活塞環(huán)的損壞，采用幾種滾壓工具對氣缸的內(nèi)表面進行壓光處理。這種在缸筒表面上除去小凸部的壓光操作法是眾所周知的工藝。在此日本專利中說明的氣缸座也必須多次重新定位在不同加工設備的若干裝卡裝置上。
本發(fā)明的目的是提供一種制造具有有益的碎浪結(jié)構(gòu)的氣缸襯套的方法，使得可以不用昂貴的珩磨設備，減少襯套的搬運并減少加工時間。
基于這一點，本發(fā)明方法的特征在于，氣缸襯套的內(nèi)徑在25～100cm的范圍內(nèi)，其長度在100～400cm的范圍內(nèi)；不用珩磨而用塑性壓縮法除去波峰，將至少0.004mm的波峰高度壓縮成上述大體是平面的區(qū)域；并且在壓縮后波谷的底部至少低于這些平面區(qū)域0.001mm。
利用相當簡單和便宜的設備通過技術(shù)上并不復雜的方法便可以進行這種塑性壓縮，并且可以在同一裝卡位置上將波形結(jié)構(gòu)切削在很大的襯套的內(nèi)側(cè)上，并將波峰壓縮成大體是平面的區(qū)域。另外，還節(jié)省了珩磨設備的投資，對于這種大尺寸的襯套該種設備是很貴的。而且，在波谷之間的近似平面的區(qū)域，襯套的內(nèi)表面上可以獲得一種很有利于襯套和活塞環(huán)磨合的表面特性。滾壓過的表面沒有很銳的凸出部，但另一方面也不完全是光滑的或鏡一樣發(fā)光的表面，這種光滑表面可能引起襯套和活塞環(huán)之間的潤滑問題。例如采用小滾壓工具利用滾壓方法便可以進行波峰的塑性壓縮，這種小滾壓工具是較好的，因為這種設備是最簡單的。或者，可以利用一個沿襯套整個長度延伸的滾子進行滾壓。上述波形表面高度的范圍對波形結(jié)構(gòu)是特別有利的，該波形結(jié)構(gòu)在滾壓前在波峰和波谷之間的高度差為0.01～0.02mm。通過在上述范圍內(nèi)進行波峰的塑性形變，襯套內(nèi)表面形成一個與活塞環(huán)溫和磨合的表面。如果波谷深度小于0.001mm，則獲得的潤滑狀況是不令人滿意的。
最好利用上述至少一個切削工具在襯套內(nèi)表面切出波形結(jié)構(gòu)，該切削工具在襯套轉(zhuǎn)動時由鏜孔桿以一定進刀速度沿襯套縱向推進，使得波形結(jié)構(gòu)至少形成一個螺旋切口，然后用滾壓工具滾壓內(nèi)表面進行塑性壓縮，該滾壓工具利用切削工具所用的同一鏜孔桿向前推動。這就避免了將氣缸襯套從一個機器的裝卡位置再挪到另一個機器的裝卡位置，從而節(jié)省了時間。當在襯套內(nèi)表面切削出螺旋切口時，將鏜孔桿從襯套中退出，然后裝上滾壓工具，再將鏜孔桿插入到襯套內(nèi)并進行滾壓。切削工具和滾壓工具也可以裝在各自的橫移滑塊上或相應的夾具上，使得根據(jù)需要相對于襯套內(nèi)表面前后移動工具便可以適當?shù)馗膿Q工具。裝有切削工具的鏜孔桿適合于通過工具的徑向移動調(diào)節(jié)切削工具的切削深度，因此通過沿襯套的徑向方向移動滾壓工具可以適當?shù)卣{(diào)節(jié)滾壓壓力，從而可以利用鏜孔桿現(xiàn)有的調(diào)節(jié)選擇。
也可以采用工具頭上裝有若干滾子的滾壓工具進行滾壓，這種工具因為用于滾壓管子的內(nèi)表面而為大家所知，但是這種工具最適合滾壓管徑恒定的直徑比較小的管子。因此最好利用具有一個滾子的滾壓工具的滾壓進行塑性壓縮，該滾子相對于襯套內(nèi)表面的徑向位置可以調(diào)節(jié)，而且該滾子在襯套正轉(zhuǎn)動時可以沿襯套的縱方向向前移動。這使得可以用同一工具來滾壓具有不同內(nèi)徑的的襯套。使用一個滾子還允許通過滾子的徑向位移很準確地調(diào)節(jié)滾壓壓力，從而可避免過分地滾壓波紋結(jié)構(gòu)。如果用多個滾子，則需在很窄的范圍內(nèi)同時控制各個滾子，這是很困難的，特別是因為在一個滾子上的力的變化可以傳輸?shù)搅硪恍L子上。
很希望使?jié)L壓工具與一個表示當時滾壓壓力的測壓器相結(jié)合，以便監(jiān)測滾壓壓力并能夠在滾壓內(nèi)表面期間進行微調(diào)。對于一個發(fā)動機或多個同一尺寸的發(fā)動機，氣缸襯套通常以成批方式制造。在這種成批制造中，也可以應用測壓器，使得可以再使用對于特定尺寸氣缸襯套的適當滾壓壓力的數(shù)據(jù)，并在開始滾壓襯套時便調(diào)節(jié)滾壓工具。
為便于制造襯套，舉例來說，當襯套直徑在25-100cm的范圍內(nèi)時，可以在襯套內(nèi)徑切削公差為±0.1-0.2mm的條件下進行波形結(jié)構(gòu)的切削。盡管有這種公差，但波形結(jié)構(gòu)的波高高度可以用更小的公差進行切削，例如±0.003mm或更小，因為切削工具的刀頭的弧形切削刃具有很大的半徑，例如依賴于襯套的內(nèi)徑和波形結(jié)構(gòu)中要求的波高可從100mm到800mm，還因為直徑(指襯套內(nèi)徑)變化很慢，使得切出的相鄰波具有幾乎完全相同的直徑。雖然由于襯套直徑的公差，襯套內(nèi)徑在襯套的整個長度上是變化的，但在工具沿襯套的縱向移動時，滾壓工具可以適當?shù)乇３忠蟮臐L壓壓力。
因為直徑(指襯套內(nèi)徑)變化小，所以通過很簡單的器械設計利用一個臂支承的滾壓工具便可以保持滾壓壓力，該支承臂在施加滾壓壓力時可以在其彈性范圍內(nèi)沿襯套徑向方向彎曲，因而該臂可以通過徑向方向的彈性變形補償直徑的變化。或者，滾壓工具可以裝在一個橫移滑塊上，該滑塊可利用一個調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置根據(jù)上述指示現(xiàn)時滾壓壓力的測壓器的信號在徑向連續(xù)地進行調(diào)節(jié)。
當活塞發(fā)動機運轉(zhuǎn)時，在活塞上面的氣缸室中的壓力在活塞移離上部死點位置時將下降，這種減小的壓力將導致活塞環(huán)和襯套之間的作用力減小。在某些情況下，可以這樣制造襯套，使得只在上部襯套部分進行滾壓，該上部襯套部分包括在活塞移離其上部死點時最上部活塞環(huán)滑動的區(qū)域和一部分靠近下部死點位置的向下活塞沖程。內(nèi)表面的滾壓過程進行得很快，因而不會由于將滾壓操作局限于上部襯套部分而節(jié)省很多時間，但可以節(jié)省滾壓設備，特別是在長度達到400cm的很大襯套的情況下，因為鏜孔桿不需要作得如此長。
波峰可以通過滾壓法如此變形，使得波谷之間的大體上是平面的區(qū)域的面積構(gòu)成已滾壓區(qū)域中襯套總面積的25％～75％。如果平面區(qū)域少于25％，則與活塞環(huán)的接觸面積太小，這會導致過熱而損壞環(huán)的材料，因為產(chǎn)生的熱不能充分地傳到襯套上。不充分的接觸面積也可能破壞活塞環(huán)的壓力密封效果。如果平面區(qū)域大于75％，則潤滑狀況(摩擦狀況)變壞，因為油窩太小。波峰最好如此滾壓形變，使得波谷之間的大體上是平面的區(qū)域的面積是已滾壓區(qū)域中總襯套面積的40％～60％。這是考慮到潤滑狀況和熱負載及壓力密封之間的矛盾所作的折衷，同時也提供了上述閾值限之間的合適范圍，使得某些制造不準確性對襯套的工作狀況不是極其重要的。
在燃燒室中活塞環(huán)對很高壓力的密封能力通過滾壓波峰產(chǎn)生形變使相鄰波谷之間的大體上是平面的區(qū)域沿襯套的縱向形成一種延伸部分而得到保證，這種延伸部分在±1mm范圍內(nèi)，對應于具有最小環(huán)高度的活塞環(huán)的環(huán)高度的四分之一。當活塞在如此制造的氣缸襯套中沿具有波形結(jié)構(gòu)的區(qū)域縱向移動時，各個活塞環(huán)由至少兩個相鄰的平面區(qū)域包圍，這便可以防止活塞上方的高壓氣體流過螺旋形的槽或波谷，流到活塞環(huán)的下面。
波峰最好如此形變，使得波峰的至少0.006mm，最大0.018mm，最好最大0.015mm的高度被壓縮成大體上是平面的區(qū)域，并使得波谷底部至少低于這些區(qū)域0.002mm。如果在局部區(qū)域超過這些很嚴格的范圍，襯套的內(nèi)表面仍然可以是可接受的表面。
在本發(fā)明的優(yōu)選方法中，波切結(jié)構(gòu)如此形變，使得在所形成的大體上是平面的區(qū)域和波谷之間的平均徑向高度差為在波切結(jié)構(gòu)未壓縮之前的波峰和波谷之間的平均高度差的7％～66％之間，最好在其16％～36％之間。
本發(fā)明還涉及活塞式發(fā)動機例如大型兩沖程十字頭式發(fā)動機的氣缸襯套，該襯套在其襯套的內(nèi)表面上具有用于活塞環(huán)的滑行表面，該滑行表面至少在最靠近活塞頂部死點位置的區(qū)域具有不完全波形結(jié)構(gòu)，在這種波形結(jié)構(gòu)中，波谷由大體上是平面的區(qū)域分開。本發(fā)明的這種氣缸襯套的特征在于，其內(nèi)徑在25～100cm的范圍內(nèi)，其長度在100～400cm的范圍內(nèi)；大體上是平面的區(qū)域是滾壓過的無尖銳凸部的表面；波谷的底部至少低于這些區(qū)域0.001mm；在相鄰波谷之間的大體上是平面的區(qū)域具有沿襯套縱向的延伸部分，該延伸部分在±1mm的范圍內(nèi)，對應于具有最小環(huán)高度的活塞環(huán)的環(huán)高度的四分之一。該氣缸襯套顯示出滑行表面的上述有利特性。
下面參照非常示意性的附圖更詳細的說明本發(fā)明的例子，這些附圖是

圖1是氣缸襯套的局部側(cè)視圖及局部縱向剖面圖；圖2示出固定在局部示出的機加工裝置上的氣缸襯套的透視圖；圖3是滾壓工具的透視圖；圖4是另一個滾壓工具的側(cè)視圖；圖5是放大很大的沿根據(jù)本發(fā)明滾壓過的氣缸襯套內(nèi)表面截取的縱向截面圖；圖6是5倍放大圖，示出波切的局部珩磨的氣缸襯套內(nèi)表面的照片；圖7是按本發(fā)明波切和滾壓的氣缸襯套的類似照片；圖8是在圖6所示襯套內(nèi)表面上的粗糙度測量結(jié)果的復印件；圖9是在圖7所示襯套內(nèi)表面上的粗糙度測量結(jié)果的復印件。
圖1示出用于大型兩沖程十字頭式發(fā)動機的氣缸襯套1。取決于發(fā)動機的尺寸，氣缸襯套可以作成各種尺寸，其內(nèi)徑通常在25～100cm的范圍內(nèi)，其典型長度在100～400cm的范圍內(nèi)。襯套通常用鑄鐵制作，它可以整體澆鑄，或分成兩部分澆鑄，然后再端對端地連接在一起。在圖中，在縱軸2右側(cè)示出的一半襯套是縱向剖面圖。該襯套以眾所周知的方式裝在未示出的發(fā)動機上，方法是將環(huán)形的朝下的表面3固定在發(fā)動機支架箱的頂板上或氣缸座上，然后將具有活塞環(huán)5的活塞4裝在氣缸中，氣缸蓋裝在襯套頂部的環(huán)形的面朝上的表面6上，并固定在頂板上。
活塞環(huán)5沿襯套的內(nèi)表面7滑動，因此重要的是，該內(nèi)表面要具有一種結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可以保證環(huán)和內(nèi)表面之間獲得很好的潤滑，以避免在環(huán)的外側(cè)和襯套的內(nèi)表面之間產(chǎn)生劃傷或卡住。當在一個新的發(fā)動機中活塞和襯套磨合期間，該表面結(jié)構(gòu)是特別重要的。如上所述，很希望制造出在其內(nèi)表面上具有波形結(jié)構(gòu)的氣缸襯套，在該結(jié)構(gòu)中波峰被除去。制造沿整個內(nèi)表面具有上述結(jié)構(gòu)的襯套是可能的。該結(jié)構(gòu)也可以僅在襯套的上部分上形成，例如活塞環(huán)5在活塞向下沖程中掃過的開始的40％部分。這部分還可以具有其它相對尺寸，例如20％、25％、30％或35％，或中間值。
在加工位于襯套下部的空氣換氣槽8之前，完成襯套內(nèi)表面7的加工。在設計成一種很大尺寸的車床的大型鏜孔機中進行這種加工，圖2部分示出該鏜孔機。以下將這種鏜孔機稱作車床。利用吊車將襯套以縱軸成水平的方式吊起來，然后相對于車術(shù)的轉(zhuǎn)動軸線對中，將襯套的一個端部利用四個卡頭9固定在車床的主軸上，而利用支架10支承襯套的另一端部，使其位于對中位置，該支架10具有許多可以在襯套外表面上滾動的支承滾柱11。支架10可在車床12上移動。
在對著主軸的一端，車床具有未示出的鞍座，該鞍座支承很重的剛性鏜孔桿13，該桿通過鞍座的移動可以在車床座上與氣缸襯套縱軸線共軸地移入或移出氣缸襯套。在最靠近主軸的一端，鏜孔桿具有刀架14，該刀架呈橫移滑塊的形狀，可以沿襯套的徑向方向調(diào)節(jié)刀具15。
在固定襯套后，使主軸與襯套轉(zhuǎn)動，粗切削內(nèi)表面7，對于直徑的切削精度例如為5mm。隨后用具有彎曲切削刃的刀頭進行精細切削，使得這種切削在襯套的內(nèi)表面上的波切結(jié)構(gòu)中形成要求形狀的波谷。在兩個相鄰波峰之間的距離S(圖5)可以通過鏜孔桿的向前推進的縱向位移量按要求進行調(diào)節(jié)，該距離與每轉(zhuǎn)的進刀距離相同。在具有98cm內(nèi)徑的氣缸襯套中，8mm/r(氣缸襯套轉(zhuǎn))的進刀速度是合適的，而對于50cm內(nèi)徑或更小的氣缸襯套可以選擇4mm的進刀速度。螺距可以選擇為相當于具有最小環(huán)高度的活塞環(huán)的一半環(huán)高度。
在波峰和波谷之間的徑向的高度差h(圖5)由刀頭刀刃的曲率決定，曲率越大形成的高度差越大。高度差可以大到0.06mm，但是通常在0.01～0.02mm之間最好。
在切削出波形結(jié)構(gòu)以后，將鏜孔桿退出襯套，并相對于內(nèi)表面7徑向定位滾壓工具，隨后滾壓內(nèi)表面，使波峰上的材料產(chǎn)生塑性形變，即徑向向外壓縮，使得得到圖5所示的最后的具有螺旋形槽或波谷17的內(nèi)表面形狀。示于圖5的襯套內(nèi)表面的縱向截面為了清楚起見畫得失真了，使得在徑向方向的尺寸被放大了許多倍，在縱向截面中，波谷由平面區(qū)域18分開，平面區(qū)域在具有波形結(jié)構(gòu)的襯套長度中總共約占25～75％，通常在40～60％之間。
在圖3所示的簡單設計中，滾壓工具包括滾子19，該滾子可轉(zhuǎn)動地裝在叉形頭20上，該叉形頭位于橫臂21的端部，該橫臂固定在由鏜孔桿13支承的工具架22的凹槽內(nèi)。工具架或工具本身沿襯套的徑向可以具有有限程度的彎曲性，因而襯套發(fā)生十分之幾毫米的變化可以由工具架的彈性彎曲而被吸收。橫臂可沿其縱方向即沿襯套的徑向方向調(diào)節(jié)。
滾壓工具的另一個設計例子示于圖4，其中滾子23單側(cè)地嵌入頭部24中，在其后面該滾子接觸支承滾子25。該頭部裝在傾斜伸出的角形部分上，該部分分成兩部分26a和26b，這兩部分是互有彈性的，但是保持設定的滾壓壓力。測壓器27顯示當時滾壓壓力的數(shù)值。該工具可以不裝目視測壓器而裝一個測量滾壓壓力和輸出電信號的感應系統(tǒng)，該電信號用于進行調(diào)節(jié)或遠距離讀出。角形部分通過中間部件28裝在鏜孔桿的刀架14上，因而可通過該刀架的徑向位移來調(diào)節(jié)滾壓壓力。這種工具可以從一家德國公司即在Celle的W.Hegenscheidt GmbH公司買到，商品名為EG14。
滾壓壓力測壓器可以裝在鏜孔桿橫移滑塊上，該滑塊受到一個徑向壓力的作用，該徑向壓力基本上等于滾壓工具受到的徑向壓力。該車床還可以具有一種顯示器，例如數(shù)字顯示橫移滑塊分別沿徑向和軸向的位移的顯示器。當配置滾壓工具使其與襯套內(nèi)表面形成無壓力接觸時，可以使這種顯示器復位，這樣橫移滑塊的向外位移將代表滾壓壓力。
滾子的縱軸可與襯套的內(nèi)表面形成任意角度α，該角的頂點對著由箭頭A表示的進刀方向的前方。
下面說明用內(nèi)徑35cm的氣缸襯套所作的舉例。
例1該襯套采用常用于大型發(fā)動機的襯套材料制作，即鑄鐵，在粗切削之后，在其整個長度上精切削襯套的內(nèi)表面，形成螺旋形的波切結(jié)構(gòu)，在波峰之間的距離S＝4mm，波高h約為0.015mm。然后用圖3所示的滾壓工具取代膛孔桿上的切削工具。調(diào)節(jié)滾壓壓力，方法是首先使?jié)L子與襯套的內(nèi)表面形成無壓力的接觸，然后再設定鏜孔桿上的橫移滑塊，使其向外位移F＝0.03mm，此值是在直徑上測量的，即徑向位移為0.015mm。應當注意到，橫移滑塊的徑向調(diào)節(jié)不會引起滾壓工具的相應徑向位移，因位移的主要部分用于對橫移滑塊、工具架和工具施加壓力，即形成滾壓壓力。這是和通常在車床上設置切削工具的方法的主要差別。然后使襯套以90rpm的速度轉(zhuǎn)動，這使?jié)L壓工具和襯套內(nèi)表面之間產(chǎn)生相對速度V＝100m/min，鏜孔桿以S＝0.5mm/rev的進刀速度進入襯套。
目視檢測表明，還需要更大的滾壓壓力，而且進刀速度還可以顯著提高。
例2除滾壓參數(shù)外，按例1所述的相同方法制造氣缸襯套。用下列參數(shù)進行滾壓V＝100m/min，F(xiàn)＝0.10mm(在真徑上測量)和S＝4.0mm/rev。
目視觀側(cè)和粗糙度測量顯示，進刀速度合適，在波谷之間的區(qū)域具有形狀很好的延伸部分，基本上為平面。
例3除滾壓參數(shù)外，按例1所述的相同方法制造氣缸襯套。用下列參數(shù)進行滾壓V＝100m/min，F(xiàn)＝0.15mm(在直徑上測量)和S＝4.0mm/rev。
目視觀測和粗糙度測量顯示，進刀速度仍是合適的，在波谷之間的區(qū)域具有較大的延介部分，約占襯套內(nèi)表面的30％。
例4除滾壓參數(shù)外，按例1所述的同一方法制造氣缸襯套，用下列參數(shù)進行滾壓V＝100m/min，F(xiàn)＝0.20mm(在直徑上測量)和S＝4.0mm/rev。
目視觀測和粗造度測量表明，進刀速度仍是合適的，波谷之間的區(qū)域形成較大延伸部分，約占襯套內(nèi)表面的40％。
進行了比較試驗，在此試驗中，采用例1所述的同一方法制造氣缸襯套，但是用部分珩磨代替滾壓來除去波峰。
對按例4所制造的和用部分珩磨法所制造的襯套表面放大5倍照相，照片見圖6和圖7，該表面的粗糙度用Perthen粗糙度測試儀測量，結(jié)果見圖8和圖9，該圖中在徑向方向的放大倍數(shù)被調(diào)到很大。在記錄紙上，Y軸方向的10mm表示0.025mm的距離，而在X軸方向的10mm則表示1mm的距離。
圖6所示顯示出由珩磨形成的清楚的環(huán)形珩磨痕跡或槽，圖8的粗糙度測試顯示在除去波峰處的大體上是平面的區(qū)域上有許多小點。
圖7所示的滾壓過的表面具有相當好的外觀，圖9的粗糙度測試顯示，在波谷之間的平面區(qū)域基本上沒有尖銳凸出點，但是在平面區(qū)域上的平面仍然有許多小的在高度上不同的圓拱形凸起，這有利于潤滑油很好地附著在表面上。
在上述波切結(jié)構(gòu)和滾壓結(jié)構(gòu)的尺寸表示中，應當明白，上述值是平均值。如粗糙度測試的記錄紙上所示，表面的局部具有不包含在該尺寸中的大的凹部，因為這些凹部通常是在表面上沉積的石墨或由合金確定的類似變化。這些凹部也存在于也可稱作平臺區(qū)域的大體上是平面的區(qū)域中。
權(quán)利要求
1.一種制造氣缸襯套(1)的方法，該襯套用于活塞式發(fā)動機例如大型兩沖程十字頭形發(fā)動機，在該種方法中在襯套的內(nèi)表面(7)上形成用于活塞環(huán)的滑行表面，形成的方法是，首先采用至少一個其切削刃是彎曲的切削工具在襯套內(nèi)表面上切削出在波峰和波谷之間的高度差(h)至少為0.005mm的波形結(jié)構(gòu)，然后至少在最靠近活塞頂部死點位置的滑行表面處從該波形結(jié)構(gòu)中除去波峰，使得在縱向截面上加工好的襯套(1)的內(nèi)表面(7)具有部分的波形表面，在該波形表面中，波谷(17)由基本上是平面的區(qū)域(18)分開，該方法的特征在于，氣缸襯套的內(nèi)徑在25～100cm的范圍內(nèi)，而其長度在100～400cm的范圍內(nèi)；不用珩磨法而采用塑性壓縮法，將至少波峰高度的0.004mm壓縮成上述基本上是平面的區(qū)域(18)，由此去掉波峰；壓縮后的波谷(17)的底部至少低于這些平面區(qū)域0.001mm。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，利用上述至少一個切削工具在上述襯套的內(nèi)表面上切削出波形結(jié)構(gòu)，該切削工具在襯套轉(zhuǎn)動時由一定進刀速度的鏜桿沿襯套縱方向推進，使得波形結(jié)構(gòu)被成形為至少一個螺旋切槽；利用一個滾壓工具通過滾壓內(nèi)表面進行塑性壓縮，該滾壓工具由推動切削工具的同一鏜孔桿往前推進。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，利用具有單個滾子(19；23)的滾壓工具實施通過滾壓作用來進行的塑性壓縮，該滾子相對于襯套內(nèi)表面的徑向位置可以調(diào)節(jié)，該滾子在襯套(1)轉(zhuǎn)動時沿襯套的縱方向向前移動。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，滾壓工具連接于一個用于指示當時滾壓壓力的測壓器(27)。
5.如權(quán)利要求3或4所述的方法，其特征在于，雖然襯套(1)內(nèi)徑在襯套整個長度上有變化，但滾壓工具在沿襯套的縱方向移動時保持要求的滾壓壓力。
6.如權(quán)利要求2～5中任一項所述的方法，其特征在于，僅在襯套上部分進行滾壓，該上部分包括活塞(4)從其上部死點位置運動時最上面活塞環(huán)滑動的區(qū)域和下移至底部死點位置的部分活塞沖程。
7.如權(quán)利要求2～6中任一項所述的方法，其特征在于，利用滾壓法使波峰如此形變，使得在波谷(17)之間的基本上是平面的區(qū)域(18)的面積約為襯套(1)總的滾壓過的面積的25％～75％，最好在40％～60％。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，利用滾壓法使波峰如此形變，使得相鄰的波谷(17)之間的基本上是平面的區(qū)域(18)具有沿襯套縱方向的延伸部分，該延伸部分在±1mm范圍內(nèi)，它相當于環(huán)高度最小的活塞環(huán)的環(huán)高度的四分之一。
9.如上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，波峰如此形變，使得至少0.006mm，至多0.018mm，最好至多0.015mm的波峰高度被壓縮成基本上是平面的區(qū)域(18)，波谷(17)的底部至少低于這些平面區(qū)域0.002mm。
10.如上述任一項權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，波切的結(jié)構(gòu)如此形變，使得所形成的基本上是平面的區(qū)域(18)和波谷(17)之間在徑向的高度差的平均值為在壓縮之前的波形結(jié)構(gòu)中波峰和波谷之間高度差(h)的平均值的7％～66％，最好在其16％～36％之間。
11.一種氣缸襯套，用于活塞式發(fā)動機例如大型兩沖程十字頭形發(fā)動機，該襯套在其內(nèi)表面(7)上具有用于活塞環(huán)的滑行表面，該滑行表面至少在其最靠近活塞頂部死點位置的區(qū)域具有部分的波形結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中波谷(17)由基本上是平面的區(qū)域(18)分開，該氣缸襯套的特征在于，氣缸襯套的內(nèi)徑在25～100cm的范圍內(nèi)，而其長度在100～400cm的范圍內(nèi)；基本上是平面的區(qū)域(18)是經(jīng)滾壓過的沒有尖銳凸部的表面；波谷(17)的底部至少低于這些平面區(qū)域0.001mm；在相鄰波谷(17)之間的基本上是平面的區(qū)域(18)具有沿襯套縱方向的延伸部分，該延伸部分在±1mm的范圍內(nèi)，它相當于環(huán)高度最小的活塞環(huán)的環(huán)高度的四分之一。
全文摘要
活塞式發(fā)動機例如大型兩沖程十字頭式發(fā)動機的氣缸襯套(1)在其內(nèi)表面(7)上具有用于活塞環(huán)的滑行表面。該氣缸襯套的內(nèi)徑在25～100cm的范圍內(nèi),而其長度在100～400cm的范圍內(nèi)。在該襯套內(nèi)表面上形成滑行表面,其方法是首先用至少一個其切削刃為彎曲的切削工具切削出波形結(jié)構(gòu),該波形結(jié)構(gòu)在波峰和波谷之間高度差(h)至少為0.005mm,然后除去波峰,不采用珩磨法而采用塑性壓縮法除去,除去方法是將至少0.004mm的波峰高度壓縮成上述大體是平面的區(qū)域(18),使得壓縮之后的波谷(17)的底部至少低于這些平面區(qū)域0.001cm。加工后的襯套(1)的內(nèi)表面(7)其縱向截面上具有不完全波形表面,在該波形表面中,波谷(17)由大體上是平面的區(qū)域(18)分開。
文檔編號F16J10/04GK1179741SQ9619288
公開日1998年4月22日 申請日期1996年3月27日 優(yōu)先權(quán)日1995年3月30日
發(fā)明者彼得·阿蘭·布蘭特 申請人:曼B與W狄賽爾公司