[发明专利]利用珩磨工具生产旋转对称的非圆柱形孔的方法及珩磨机

说明书

提出了一种用于珩磨锥形孔的方法。

技术领域

本发明涉及一种用于利用珩磨工具使圆柱形孔锥形化的方法，以及一种用于成形加工圆柱形孔的工艺链。

背景技术

机动车辆的制造商面临不断降低其配备有往复式活塞发动机的车队的燃料消耗的长期任务。往复式活塞发动机中，活塞或者活塞环与气缸孔之间的摩擦占内部摩擦损耗的较大比例，多达35％。因此，减小气缸孔区域中的摩擦为降低燃料消耗提供了较大可能性。

一种减小活塞与气缸孔之间的摩擦的方法是由本申请人开发的成形珩磨，该方法在EP 2 170 556 B1中详细地描述。在该方法中，由于在成形珩磨过程中形成互补的凸起点或者凹部，使得由气缸孔的安装和/或热膨胀过程中的张力导致的气缸几何形状的偏差均衡。该方法在不同的往复式活塞发动机的制造过程中非常有效并成功使用。

从DE 10 2013 204 714 A1中得知一种珩磨方法，内燃机的气缸孔经由该方法获得瓶子形状。描述为瓶形的形状是一种气缸孔包括两个具有不同直径的部段的形状。具有较小直径的部段设置在气缸盖的区域中，而具有较大直径的部段设置在曲轴的区域中。在这些区域之间形成大约占据孔长度的5％到20％的锥形过渡区域。

从US 4 945 685中已知一种用于珩磨圆柱形孔的方法，其中在珩磨处理过程中，在珩磨心轴的上反转点ZU和下反转点ZL处以及在这些反转点之间的中部ZL处测量被加工的孔的直径。然后将反转点之间的中部的直径DM与反转点处的直径DU和DL进行比较。根据DM-DU和DM-DL的差异，改变珩磨心轴的上反转点ZU和下反转点ZL，从而改善孔的圆柱度。

发明内容

本发明基于提供一种珩磨方法的目的，该方法允许经济地且可重复地制造气缸孔，其中，活塞环之间(特别是活塞裙与气缸孔之间)的摩擦最小化，并且因此，优化了配备这种气缸的内燃机车辆的排放行为和燃料消耗。本发明还基于提供一种为此设计并配备的珩磨机的目的。

本方法旨在允许在批量生产中以精确且工艺稳定的方式使用用户指定的各种几何形状的气缸孔。在该方法中，用户指定的几何形状(例如圆锥体、瓶子形状或者可由n阶多项式定义的轮廓线)可以是内燃机车辆的“气缸孔”。

根据本发明，该目的通过根据用于使气缸孔或者气缸孔的部分锥形化的方法来实现。

在本发明的方法中，使用具有测量装置的珩磨工具，测量装置允许在机加工过程中检测气缸孔沿着气缸孔的长度变化的直径D(y)。空气测量喷嘴适于作为测量装置。通常，珩磨杆具有比待加工孔的长度的1/3短的长度。珩磨杆的长度越小，目标形状的波长可以越短，这是因为，当杆长度增加时，可机械地过滤掉比珩磨杆长度小的目标形状的波长。通常将测量装置布置在珩磨杆之间，使得可在发生材料移除的位置检测孔测量。

根据本发明的方法具有闭合控制电路，结果，其导致在机加工过程中通过不断测量(＝不断检测)在待加工孔的长度上具有待测量的不同的直径D(y)，且逐渐减小的直径对应于珩磨工具的行程的直径的测量实际值，使得仅加工孔的其中孔的实际直径仍小于目标直径的区域。在孔的其中孔的实际直径等于那里指定的目标直径的一个或多个区域中，不发生孔的进一步机加工。“不断测量”意味着，在珩磨处理过程中连续地并且以高时空分辨率地检测孔的直径。以这种方式，已经实时地获得正在加工的孔的当前形状，以便在珩磨处理过程中调节珩磨处理。

由于不断测量的原因，在实际形状与目标形状之间发生连续比较，并且随着路径的最小变化而发生不断的行程移位，从而产生连续的平滑形状。行程移位的最小可能量基本上仅由位置测量系统的分辨率指定。