CN101028672A - 发动机缸体主轴承座裂解槽激光加工设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及发动机缸体主轴承座裂解槽激光加工专用设备，其目的是为了克服现有裂解槽拉削加工方法存在的缺点，提出一种新的发动机缸体主轴承座裂解槽激光加工设备。该设备由机械系统和YAG固体激光切割系统组成，所说的机械系统包括缸体机架(3)和工作台机架(4)，缸体(14)通过装夹定位机构定位于缸体机架(3)上，工作台机架(4)上设有可沿X、Y轴平移的两轴数控工作台：X轴工作台(6)和Y轴工作台(8)，Y轴工作台(8)上装有激光切割头(2)，激光切割头(2)由回转油缸(9)驱动可作180°回转。采用本发明加工的轴承座裂解槽切缝窄，两侧槽深公差小，切割槽表面质量好，明显提高后续裂解加工断裂效果。

Description

发动机缸体主轴承座裂解槽激光加工设备

技术领域

本发明涉及发动机缸体主轴承座裂解槽激光加工专用设备。

背景技术

发动机缸体主轴承座传统加工方法为分体加工，即轴承盖与轴承座(轴承座与缸体为一整体铸件)分别铸造成形，然后对其结合面分别进行铣削加工、并要分别加工螺栓孔。传统工艺生产效率低，制造成本高，装配精度较差。

发动机缸体主轴承座裂解加工技术是首先在整体铸造成形并经半精加工的缸体诸多主轴承座1孔中心两侧加工初始裂解槽A、B，然后在裂解专用设备上对轴承座孔施加于裂解槽A、B的正应力，实现轴承盖与轴承底座的裂解分离。最后再将轴承盖与轴承底座精确复位并穿入螺栓拧紧，以进行轴承座孔的后续精加工，裂解加工新技术具有加工工序少，生产效率高，生产成本低、装配精度好的优势。

前期公开涉及发动机缸体轴承座裂解槽加工的专利有德国专利DE19547388、DE19978063，美国专利US2004011842。上述专利技术中，DE19547388为裂解槽拉刀机构，需要单独一道工序完成裂解槽的拉削。DE19978063、US2004011842是在裂解芯轴前端安装拉刀，在穿入诸多轴承座内孔过程中加工裂解槽，然后由液压缸推动芯轴内的推杆水平运动，使半环形套作上、下运动达到轴承座断裂剖分目的。采用拉刀拉削裂解槽刀具磨损较严重，刀具磨损将影响裂解槽加工精度，并且拉刀尖角变钝后，加大裂解力，影响裂解加工质量。

发明内容

本发明的目的是为了克服裂解槽拉削加工方法存在的缺点，提出一种新的发动机缸体主轴承座裂解槽激光加工设备。

本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的，下面结合附图说明如下：

发动机缸体主轴承座裂解槽激光加工设备由机械系统和YAG固体激光切割系统组成，所说的机械系统包括缸体机架3和工作台机架4，缸体14通过装夹定位机构定位于缸体机架3上，工作台机架4上设有可沿X、Y轴平移的两轴数控工作台：X轴工作台6和Y轴工作台8，Y轴工作台8上装有激光切割头2，激光切割头2由回转油缸9驱动可作180°回转。

所说的装夹定位机构是由2个定位销12和2个定位油缸13组成，2个定位销12分别由各自的定位油缸13驱动插入缸体1的活塞孔内进行定位。

所说的Y轴工作台8置于X轴工作台6之上，X轴工作台6、Y轴工作台8分别由伺服电机I5和伺服电机II7通过滚珠丝杠驱动。

所说的激光切割头2通过支撑套筒11和回转油缸9装在Y轴工作台8上，光纤导光电缆10装在支撑套筒11内并与激光头2相连。

本发明的技术方案具有以下特点：

1、本发明裂解槽激光加工设备为顺序动作。安装有激光切割头的数控工作台可作X、Y方向的水平运动。数控工作台固设在工作台机架上。

2、激光切割头回转油缸安装在Y轴工作台上，激光切割头通过支撑套筒与回转油缸相连。

3、缸体放置于缸体机架上，由两个定位油缸驱动定位销进入活塞孔内进行精确定位。

4、缸体定位后，安装有激光切割头的Y轴工作台在伺服电机驱动下，向前作直线运动，激光切割头先顺序对缸体每一个轴承座孔中心处的一侧进行激光切割，然后Y轴工作台后退至初始位置，回转油缸将激光头摆动180°，X轴工作台在伺服电机驱动下使激光切割头达到切割轴承座孔另一侧裂解槽的预定位置，最后激光切割头再顺序加工轴承座另一侧的裂解槽并回至初始加工位置。

5、激光切割过程中，激光器关断要与Y轴的运动位置相协调，保证每一轴承座裂解槽切割时的起止位置。

6、轴承座裂解槽加工完毕，定位油缸使定位销退回，移走缸体。

7、对于不同规格型号的缸体主轴承座两侧裂解槽的加工可编制相应的数控程序。

本发明设备比现有裂解槽拉削方法及装置具有如下优势和效果：

1、本发明设备采用由大功率(脉冲功率3.2KW)YAG固体激光器、光纤导光、激光切割头组成的切割系统加工裂解槽具有切缝窄、两侧槽深公差小、槽面质量好的优势。

2、采用YAG固体激光切割系统加工裂解槽无刀具磨损，既提高加工精度又减低了生产成本。

3、采用X、Y轴数控工作台进一步提高了缸体主轴承座裂解槽的加工精度，可明显提高后续裂解加工的产品质量，使裂解力及大头孔变形更小，掉渣现象大幅减少。

4、固设在Y轴数控工作台上的回转油缸可使激光切割头作180°旋转，从而方便可靠地完成缸体轴承座两侧裂解槽的加工。

采用液压缸及与其相连接的定位销插入缸体活塞孔进行精确定位，进一步保证了裂解槽的加工尺寸及公差。

附图说明：

图1a是发动机缸体主轴承座示意图；

图1b是主轴承座孔中心处两侧的裂解槽示意图；

图2是激光切割头加工轴承座一侧裂解槽的示意图；

图3是激光切割头加工轴承座B侧裂解槽后回转180°加工A侧示意图；

图4是本发明裂解槽激光加工设备结构示意图。

图中：1.主轴承座  2.激光切割头  3.缸体机架  4.工作台机架  5.伺服电机I  6.X轴工作台  7.伺服电机II  8.Y轴工作台  9.回转油缸  10.光纤导光电缆  11.支撑套筒12.定位销  13.定位油缸  14.缸体

具体实施方式：

以下结合附图给出的实施例对本发明设备作进一步详细说明。

参照图4，一种用于发动机缸体主轴承裂解槽激光加工设备，包括机械系统与YAG固体激光切割系统。其特征在于所述的机械系统按如下方式组成：

在工作台机架4上方设有可沿X、Y轴(X轴为与图面垂直方向，Y轴为图面的水平方向)平移的两轴数控工作台，Y轴工作台8上固设有激光切割头回转油缸9。激光切割头2通过支撑套筒11与回转油缸9相连。

发动机缸体14通过定位销12、定位油缸13精确定位于缸体机架3上方。

所述的两轴数控工作台由伺服电机I5驱动的X轴工作台6和伺服电机II7驱动的Y轴工作台8组成。

激光切割头2由Y轴工作台伺服电机II驱动作Y方向前后运动，由X轴工作台伺服电机I驱动作X方向的左右移动，并由回转油缸9驱动作180°回转运动。

采用该激光加工设备切割轴承座裂解槽是将待加工缸体14放置于缸体机架3上，并由定位油缸13、定位销12驱动插入缸体活塞孔内精确定位。两个定位油缸13可在Y方向上调整不同的中心距，定位销12可加工不同的直径尺寸与公差，以适应不同的规格型号的缸体。

通过X轴工作台6调整激光切割头2在X方向的加工位置。通过Y轴工作台8实现Y方向的切割加工。通过回转油缸9实现激光切割头2的180°回转。

1、参照图2、图3，图4采用本发明激光加工设备切割轴承座裂解槽按以下步骤进行：

2、激光切割头2位于缸体轴承座1大头孔中心一侧的预切割位置。

3、在Y轴伺服电机7作用下，激光切割头2由预切割位置穿入缸体主轴承座孔内，逐次完成缸体上每一个轴承座孔一侧的裂解槽加工。

4、加工完一侧裂解槽后，激光切割头2随Y轴工作台8返回，在回转油缸9作用下旋转180°，并在X轴工作台伺服电机5驱动下，将激光切割头2送至另一侧的预切割位置。

5、在Y轴伺服电机7作用下，激光切割头2由预切割位置再次穿入缸体主轴承座孔内，逐次完成缸体上每个轴承座孔另一侧的裂解槽的加工。

6、加工完另一侧裂解槽后，激光切割头2随Y轴工作台返回初始位置，回转油缸再次将激光切割头2旋转180°，X轴伺服电机5驱动X轴工作台6使激光切割头返回X方向的初始位置。从而完成一个工作循环。

Claims (4)

1、一种发动机缸体主轴承座裂解槽激光加工设备由机械系统和YAG固体激光切割系统组成，其特征在于所说的机械系统包括缸体机架(3)和工作台机架(4)，缸体(14)通过装夹定位机构定位于缸体机架(3)上，工作台机架(4)上设有可沿X、Y轴平移的两轴数控工作台：X轴工作台(6)和Y轴工作台(8)，Y轴工作台(8)上装有激光切割头(2)，激光切割头(2)由回转油缸(9)驱动可作180°回转。

2、根据权利要求1所述的发动机缸体主轴承座裂解槽激光加工设备，其特征在于所说的装夹定位机构是由2个定位销(12)和2个定位油缸(13)组成，2个定位销(12)分别由各自的定位油缸(13)驱动插入缸体(1)的活塞孔内进行定位。

3、根据权利要求1所述的发动机缸体主轴承座裂解槽激光加工设备，其特征在于所说的Y轴工作台(8)置于X轴工作台(6)之上，X轴工作台(6)、Y轴工作台(8)分别由伺服电机I(5)和伺服电机II(7)通过滚珠丝杠驱动。

4、根据权利要求1所述的发动机缸体主轴承座裂解槽激光加工设备，其特征在于所说的激光切割头(2)通过支撑套筒(11)和回转油缸(9)装在Y轴工作台(8)上，光纤导光电缆(10)装在支撑套筒(11)内并与激光头(2)相连。

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