活塞油环体内圆面弹簧凹槽的加工方法

技术领域

本发明涉及活塞油环体内圆面弹簧凹槽的加工方法，应用于制作合金铸铁活塞油环的活塞油环体。

背景技术

合金铸铁活塞油环由活塞油环体及环形弹簧组成。自由状态的活塞油环体是一只开口环，它的外圆面中部有一条凹槽，槽底相间分布着小孔或狭缝；它的内圆面切削出弹簧凹槽，那些小孔或狭缝连通内、外两圆面。环形弹簧放置在弹簧凹槽中，同活塞油环体组合成合金铸铁活塞油环。

合金铸铁活塞油环装入气缸后，活塞油环体的开口闭合，环形弹簧受到径向的压缩，活塞油环体外圆面凹槽两侧边同缸壁紧密接触，并在活塞往复运动中刮除缸壁上的机油，机油经小孔或狭缝流回底壳。

制作活塞油环体按下述工序进行：

①铸造毛坯；②仿形；③成型；④镀铬；⑤精修口；⑥精磨端面；⑦成型磨；⑧铣油孔；⑨镗内圆；⑩手动砂光；

从铸造毛坯工序至铣油孔工序结束，工件经历了一系列的变化，最后成为一只自由开口环，它的外圆面中部削铣出一道凹槽，槽底分布着一些彼此相间的未铣通的油孔或狭缝。这些未铣通的油孔或狭缝，在后续镗内圆和拉内沟槽工序中被镗拉通，成为连通成品件内外两圆面的油孔或狭缝。

所述“镗内圆”就是将若干只工件整齐地叠成一定高度，由镗床去一层内圆面。

所述“手动砂光”就是手工砂光一只只工件，将每只工件内圆面与侧面的棱上毛刺除去。

所述“拉内沟槽”就是采用预紧套，将手动砂光工序中去过毛刺的工件一一装进预紧套内，然后把内装工件的预紧套通过套配接口安装在车床主轴套筒筒口上，由气缸活塞杆上的压块将预紧套内所有工件推入套筒内。之后使用车刀在每只工件内圆面中心线上车出弹簧凹槽，弹簧凹槽的深度以车通外圆面上未铣通的油孔为准。所述预紧套包括筒体；所述筒体一端为工件推入口，另一端为套筒配接口。

经历了铣、镗、车加工的工件因失去质料变得柔软，后续珩磨工序需要套上环形弹簧增大工件的强度，珩磨工序才能顺利进行。所述珩磨是接近成品时的一道工序，任务是将工件外圆面作抛光处理。从铸造毛坯工序开始到拉内沟槽工序结束多达11道工序，珩磨置于生产全程结尾，避免了珩磨出的光洁表面再次出现后续工序中的触碰伤痕。

上述活塞油环体内圆面弹簧凹槽的加工方法，其不足是引起的后置珩磨工序操作复杂，耗时又费力。

发明内容

本发明的目的是提供一种允许珩磨工序前移的、能让珩磨在工件内圆面没有车削出弹簧凹槽情况下即可进行的活塞油环体内圆面弹簧凹槽的加工方法。

本发明的目的可以通过下述技术方案来达到：(a)活塞油环体内圆面弹簧凹槽的加工方法，包括:

(ⅰ)使用车刀对车床主轴上套筒内工件进行车加工的方法；所述套筒的内部带衬套；

(ⅱ)利用预紧套将工件装入套筒内的方法；

(ⅲ)将每只工件装入预紧套内的方法；

其特征是：

(ⅳ)ⅰ所述车刀为槽刀面刀相间并排整体刀；

(ⅴ)ⅱ所述预紧套内表面轴向带直线导轨；

(ⅵ)ⅲ所述的将每只工件装入预紧套内的方法是每只工件的自由开口套在直线导轨上由外部作用力将工件推入预紧套内；

(ⅶ)衬套以及预紧套皆采用比工件柔软的材料制作。

(b)a所述的活塞油环体内圆面弹簧凹槽的加工方法，其特征是人力层叠工件于水平面上让每只工件的自由开口对齐，手持预紧套让直线轨道对准自由开口，自上而下地把层叠的工件推入预紧套中。

本发明具有如下优点：

1.车刀采用槽刀面刀相间并排整体刀，把原工序中镗内圆、拉内沟槽两道工序要完成的任务合并为一道工序完成，工件经历加工的时间短，工序道数少。这是从经历加工的时间和工序道数上两个方面尽量避免触碰伤痕，实现珩磨工序前移。

2.衬套、预紧套采用比工件柔软的材料的制作，工件在装入衬套、预紧套过程发生的触碰，是以硬碰软，不至于让工件出现触碰伤痕。这是从实际的触碰上避免触碰出现伤痕，实现珩磨前移。

3.预紧套内表面轴向带直线导轨，每只工件以相同的方位整齐地推入预紧套内和衬套内，避免了工件之间杂乱无序的触碰可能产生的触碰伤痕。这是从工件之间避免触碰伤痕实现珩磨前移。

附图说明

图1是预紧套剖视图。

图中1是直线导轨，3是套筒配接件，5是筒体内壁，7是工件推入口。

图2是图1左视图。

图中1是直线导轨，7是工件推入口，5是筒体内壁。

图3是车床有关结构的示意图。

图中9是车床主轴，11是旋转油缸推杆，13是套筒，15是衬套，17是压盖，19是直线气缸推块，21是直线气缸活塞杆，23是工件，25是旋转油缸推块。

图4是人力层叠工件示意图。

图中27是自由开口

图5是槽刀面刀相间并排整体刀主视图

图中29是槽刀，31是面刀。

图6是图5的俯视图。

图中33是刀棱刃。

图7是图5的左视图。

图中29是槽刀，31是面刀。

具体实施方式

活塞油环体内圆面弹簧凹槽的加工方法，包括:

(ⅰ)使用车刀对车床主轴上套筒内工件进行车加工的方法；所述套筒(13)的内部带衬套(15)。保持衬套的外径不变，更换不同内径大小的衬套，适合加工不同外径的工件(活塞油环体工件)内圆面弹簧凹槽。

(ⅱ)利用预紧套将工件装入套筒内的方法。所述“装入套筒内”实际上是把工件装入位于套筒内部的衬套内。衬套内的工件处于闭口状态。此时，工件是一闭口圆环，方便车削加工。自由开口的工件需要使用比较大的外部作用力克服径向弹力才能把工件开口闭合。直接手工将工件装入套筒内是一件无法完成的任务。故需要借用预紧套由动力机器推动装入。预紧套包括筒体；所述筒体一端为工件推入口(7)，另一端工件推出口，还带套筒配接件(3)。筒体内壁(5)从工件推入口(7)向内，内径由大逐步减小最后达到工件闭合时的外径。预紧套同套筒配接后，沿着筒体轴向施予作用力，可以将预紧套内的所有工件一次性地全部推入到套筒内。

(ⅲ)将每只工件装入预紧套内的方法。车削加工活塞油环体内圆面弹簧凹槽是一种批量加工任务，需要一次性地把若干只工件装入套筒内。自然需要有方法将若干只工件全部装入到预紧套内。

本发明的改进之处是：

(ⅳ)ⅰ所述车刀为槽刀面刀相间并排整体刀。槽刀(29)用于在工件内圆面车削出弹簧凹槽，这是现有技术中拉内沟槽工序需要完成的任务。面刀(31)用于车削工件内圆面中那些弹簧凹槽所占面积以外的内圆面，这是现有技术中镗内圆工序需要完成的任务。特别推荐槽刀数量3把，全宽面刀2把、半宽面刀2把。槽刀和面刀相间分布，2把半宽面刀分别位于两外侧，这种相间的槽刀和面刀分布结合成一个整体组成了本发明中的槽刀面刀相间并排整体刀。图5、图6、图7示出了这种整体刀的结构。槽刀面刀相间并排整体刀可以一次车削套筒中彼此相邻的3只工件。在车削过程中各刀不会发生相对运动。采用这种整体刀，减少了落刀、起刀的次数，在相同累积误差限度内，提高了批量处理工件的能力。套筒内的工件彼此轴向面接触，第一只工件的外轴向面、最后一只工件的外轴向面分别受旋转油缸推块(25)和压盖(17)夹紧。在相邻工件轴向面之间静摩擦力足够大的情况下，这种并排整体刀大大提高了车削过程中工件径向面与衬套(15)内表面之间的最大静摩擦力，降低了工件径向面与衬套内表面之间产生相对滑动的风险，这也就避免了相对滑动带来的伤痕。批量处理能力提高，缩短了单只工件在套筒中所处的实际时间。

(ⅴ)ⅱ所述预紧套内表面轴向带直线导轨(1)。预紧套还包括直线导轨。所述直线导轨与筒体轴向平行，同筒体内壁结合为一体。直线导轨同工件自由开口的宽度相匹配，用于滑动工件；工件的开口作为直线导轨的滑槽。工件在筒体内部从工件推入口推入到从工件推出口推出，自由开口状态渐变为开口闭合状态。从工件推出口推出的工件是一只只开口闭合的工件，它们进入衬套内能整齐地叠合在一起。

“整齐叠合”具有重要的物理意义。在此状态下，各工件开口缝隙在同一条衬套轴向线上，各工件同方位的未铣通的油孔或狭缝也在同一条衬套轴向线上。这使得套筒中的若干工件组合成的整体具有相对车床主轴中心线对称性良好的转动惯量。因之，车削加工中车刀用力得以均匀，减少了次品的发生率。同时，各工件组成的整体两端分别由旋转油缸推块(25)和压盖(17)强制夹持，工件彼此之间实处严格正对实处，空虚处严格正对空虚处，避免了实虚错位挤压造成的油孔位断裂、隐形裂纹、回油孔变形等。明显的活塞油环体断裂及回油孔变形一般在成品检验时可以挑出，而微小的活塞油环体损伤及隐形裂纹则很难靠经检验剔除出来，它们装配到内燃机发动机中，可能产生拉缸卡死等现象，特别是环高较薄的(3mm)、撑环槽较深的灰铸铁撑环油环，隐形裂纹、回油孔变形是内燃机装配公司反馈的主要质量问题。

(ⅵ)ⅲ所述的将每只工件装入预紧套内的方法是每只工件的自由开口(27)套在直线导轨(1)上由外部作用力将工件推入预紧套内。常见的外部作用力就是手工。手工将工件开口对准直线导轨，然后将工件推入预紧套内。推入一只工件后用相同的方法推入下一只工件，直到预紧套内达到所需的工件数量。为了提高装入效率，“每只工件的自由开口(27)套在直线导轨(1)上由外部作用力将工件推入预紧套内”可以按下述方法执行：人力层叠工件于水平面上让每只工件的自由开口对齐。这种“自由开口对齐”不需严格对齐，只要大致对齐即可，允许一定程度的错位，图4示出了众多工件自由开口大致对齐的情况。然后，手持预紧套，让工件推入口(7)朝下，将直线轨道对准自由开口(27)，自上而下地用力把层叠的工件全部推入预紧套中。受直线导轨的作用，推入预紧套中的工件自动调整姿态，彼此间做到严格对齐。

(ⅶ)衬套以及预紧套皆采用比工件柔软的材料制作。比如，预紧套和衬套皆采用HT-100灰铸铁制作，其硬度在HRB20左右。而工件是合金铸铁，其硬度在HRB100至125之间。采用柔软的材料制作，避免了碰触中工件被划出伤痕。

以上一系列方法皆直接或间接避免工件外圆珩磨后的光洁表面再度出现伤痕，可让珩磨工序置于活塞油环体内圆面加工弹簧凹槽之前，免去了现有技术中安装环形弹簧增大工件强度的麻烦。

本发明实施中，取下车床主轴(9)上套筒(13)的压盖(17)，把内装若干工件的预紧套同套筒相配接。然后，启动直线气缸，伸长直线气缸活塞杆(21)，直线气缸推块(19)从工件推入口(7)伸入将预紧套内的工件整齐地推入衬套内。各工件(23)在衬套内整齐叠合，依靠自身的径向弹力与衬套内壁紧密结合。退回直线气缸推块至原位，合上压盖(17)。驱动旋转油缸推杆(11)，由旋转油缸推块(25)将衬套内的所有工件推向压盖(17)，这些工件作为一个整体，两端被夹紧。之后，从前后方向移入槽刀面刀相间并排整体刀，伸入套筒内。启动车床主轴，常规车削。车削完，停止车床主轴。缷下压盖。驱动转气缸推杆进一步向前，套筒内工件可全部推出，手工接住并取下。退回驱动转气缸推杆至初始状态，完成一个批量的工件内圆面弹簧凹槽的加工。