[发明专利]一种活塞异形外圆的加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种活塞，尤其是涉及一种采用2把或多把车刀对活塞异形外圆进行加工的方法。

背景技术

内燃机的工作原理是燃气在汽缸内迅速燃烧推动活塞做功，因而活塞是内燃机的关键部件，其性能影响着整个系统的工作能力。随着内燃机工业的飞速发展，以活塞热应力分布及活塞与缸套间的流体动力学研究为基础，为追求高速度、高效率、低消耗、低噪声的目标，对活塞的设计也提出了越来越高的要求。

新型活塞的外圆已不是一个简单的圆柱面，而是设计成特定的形线，从活塞头部、环岸部、销孔部至裙部，其截面形状和尺寸是渐变的，有圆柱面、圆锥面、椭圆、不对称椭圆或变椭圆等，是一组复杂的三维图形，称为异形外圆。(参见中国专利CN03124808.X)异形外圆的车削是活塞制造中的难点。相对于磨削和其他加工方法而言，由于车削加工具有较高的加工效率和加工精度，因此大批量加工活塞的异形外圆均采用车削(参见文献：2、孙永强，冯之敬，赵广木。国内活塞异形外圆车削加工技术的现状。机械工程师，2002，3：7-9)。

自20世纪90年代初以来，我国在活塞数控车削技术的研究和应用领域均取得了突飞猛进的发展，出现了形式多样的数控活塞车床。但是由于活塞的设计日趋复杂，以及对异形外圆的加工精度、光洁度和加工效率的要求越来越高，不断地对活塞的制造技术提出新的挑战。

当活塞异形外圆数控车削时，车刀由微进给机构驱动，微进给机构的性能例如响应频率、直线工作行程范围、微进给分辨率和控制精度等严重影响着加工精度。光洁度和加工效率主要由主轴转速决定。目前国内活塞加工所采用的主轴转速范围一般是1000～1500rpm，而活塞车床在主轴转速达到3000rpm时，可依旧保持良好性能，同时通过提高主轴转速可以有效提高加工效率和工件表面光洁度，然而主轴转速的提高但却对微进给机构的性能提出了更高的要求，迫切需要进一步研制高频响、高分辨率、高精度、大行程的微进给机构，但目前微进给机构相对主轴控制技术滞后，技术发展仍需相当长时间。

发明内容

本发明的目的在于针对因主轴转速提高而对微进给机构性能要求过高的问题，提供一种活塞异形外圆的加工方法。

本发明的技术方案是利用至少2把车刀对活塞异形外圆进行加工。

本发明包括以下步骤：

1)根据异形外圆活塞的截面形状选择2把或3把车刀；

2)利用旋转编码器在活塞加工机床上精确定位车刀；

3)利用标准异形外圆活塞即标准件对车刀进行同时对刀；

4)设定加工参数，加工参数主要包括活塞加工机床的主轴转速、活塞异形外圆方程等；

5)根据设定好的加工参数，进行数控编程，计算车刀的插补点轨迹、进给量和加工延迟时间(即车刀进给的延迟时间)，进而生成各车刀数控加工代码，形成交叉分布的插补轨迹；

6)运行数控加工代码，实现车刀共同加工；

7)利用面形测量传感器对车刀共同加工后的异形外圆活塞进行在位检测；

8)对检测结果进行数据处理，若异形外圆活塞面形精度符合要求，则加工完成；若异形外圆活塞面形精度不符合要求，则生成补偿加工程序，进行补偿加工。

本发明通过采用2把或3把车刀对活塞异形外圆共同进行加工的方法，解决了因提高主轴转速而造成对微进给机构性能要求过高的问题，实现了在不提高微进给机构性能的条件下，可以有效地提高主轴转速，同时通过对工件进行在位检测，减少了补偿加工的次数，保证了加工精度，同时提高了活塞的加工效率和表面光洁度。

附图说明

图1为本发明实施例的加工基本原理示意图。

图2为本发明实施例的2把车刀插补示意图。

图3为本发明实施例的2把车刀插补点的分布方式图。

图4为本发明实施例的加工中2把车刀的插补运动示意图。

具体实施方式

以下实施例将结合附图对本发明作进一步的说明。

以下给出图1～4中的各主要部分的代号：

1顶尖，2微进给机构，3车刀，4持刀架，5异形外圆活塞，6机床工作台，7主轴，8滑槽，9传感器，10旋转编码器，11左边车刀的插补点分布，12右边车刀的插补点分布。