CN102151860B - 一种刀具以及活塞第一环槽的加工方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种刀具以及活塞第一环槽的加工方法，该刀具的刀具总角小于第一环槽的角度，且楔形刀头的副刀刃长度小于第一环槽的槽深度。本申请提供的活塞第一环槽的加工方法，首先使用成型刀具进行粗加工，减小第一环槽的侧壁加工余量，槽底直接加工完成；再使用上述的刀具进行精加工，沿第一环槽的一侧壁切削直到刀尖距槽底0.02mm～0.06mm时退刀，再沿第一环槽的另一侧壁进行切削。利用上述刀具加工第一环槽时，由于刀具总角小于第一环槽的角度，且其侧面副刀刃的长度小于第一环槽的槽深度，副刀刃不会对第一环槽的侧壁产生过挤压，而且当刀具的受力方向改变的瞬间，也不会在第一环槽的侧壁上产生振纹，从而提高了第一环槽的侧面质量。
Description
技术领域
本申请涉及刀具技术领域，特别是涉及一种用于加工活塞上的环槽的刀具以及活塞第一环槽的加工方法。
背景技术
活塞的第一环槽磨损时活塞失效的重要原因，为了强化第一环槽，大多数高速增压柴油机活塞都采用了镶耐磨铸铁环槽，其强度高、耐磨性高，提高了活塞的寿命，但是对机器加工带来很大的困难。
目前，加工活塞第一环槽的刀具通常采用氮化硼车刀，现有的一种数控加工方法中采用的车刀的结构示意图如图1所示，该车刀的刀具总角β，刀具下角α，副刀刃长度a。
数控加工方法依赖于高精度的数控机床，高精度的数控机床价格昂贵，但中低档数控机床加工出来的第一环槽的侧面质量差，加工面上有明显的刀纹。这是因为现有的数控加工方法采用的氮化硼车刀的刀具总角β与第一环槽上下角度相同，且刀刃长度a大于第一环槽槽深度，这样在加工第一环槽时，刀具的左右副刀刃与槽侧面全面接触，又由于中、低档数控机床的分辨率较低且刚性不好，当刀具加工到第一环槽的槽底退刀瞬间，刀具受力振动，在第一环槽的侧面产生径向振纹，得到的第一环槽的侧面质量较差，导致活塞的第一环槽侧面密封性差，进而引起烧机油和窜气现象，且该氮化硼车刀一次刃磨能加工600～800件，该氮化硼车刀的使用寿命较短。所谓烧机油，是指机油进入发动机燃烧室，参与燃气一起燃烧，导致机油消耗较高。所谓窜气，是指汽缸中的可燃气体逃逸出气缸，下窜气是指气缸中可燃气体通过活塞环与气缸的密封处泄漏到曲轴箱中的现象，本申请中涉及的窜气是指下窜气。
因此，现在急需一种合理设计的刀具，无需高精度数控机床，便能够提高活塞第一环槽的侧面加工质量。
发明内容
为解决上述技术问题，本申请实施例提供一种刀具及活塞第一环槽的加工方法，使用该刀具及该加工方法能够提高活塞第一环槽侧面的加工质量，技术方案如下：
一种刀具，用于加工活塞的第一环槽，包括：楔形刀头和刀柄，所述楔形刀头的刀具总角小于所述第一环槽的角度，且楔形刀头的副刀刃长度小于所述第一环槽的槽深度。
优选的，所述刀具总角比所述第一环槽角度小0.5°～1.5°。
优选的，所述刀具总角比所述第一环槽角度小1°。
优选的，所述楔形刀头的刀具下角比所述第一环槽下角小0.25°～0.75°。
优选的，所述楔形刀头的副刀刃长度范围为0.6mm～2.0mm。
本申请还提供一种活塞的第一环槽加工方法，技术方案如下：
一种活塞的第一环槽的加工方法，包括：
使用成型刀具进行粗加工，第一环槽的侧壁加工余量为0.08mm～0.10mm，槽底直接加工完成；
使用权利要求1所述的刀具进行精加工，沿所述第一环槽的一侧壁切削直到刀尖距槽底0.02mm～0.06mm时退刀，再沿所述第一环槽的另一侧壁进行切削。
本申请实施例提供的刀具，在利用该刀具加工活塞的第一环槽时，由于其刀具总角小于第一环槽的角度，且其侧面副刀刃的长度小于第一环槽的槽深度，刀具侧面的副刀刃不会对第一环槽的槽壁产生过挤压，并且当刀具受力方向改变的瞬间，不会对第一环槽的侧壁面产生振纹，从而提高了第一环槽的侧面质量，而且避免了在数控机床分辨率和刚性不足时，第一环槽的环槽侧壁出现的径向振纹，在加工过程中，该刀具的刀尖部分进行切削加工，侧面的副刀刃对第一环槽的槽壁侧面进行修整成型，使第一环槽的侧面更加光滑，提高第一环槽的侧面质量，进而提高第一环槽的密封性，避免了窜气或烧机油现象的发生。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中一种刀具的结构示意图；
图2为本申请实施例一种刀具的结构示意图；
图3本申请实施例一种刀具的进刀方式示意图
图4为本申请实施例一种刀具的楔形刀头的放大结构示意图；
图5为本申请实施例一种活塞第一环槽的加工方法的流程图。
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。
请参见图2，本申请实施例一种刀具的结构示意图，该刀具为氮化硼车刀，用于加工活塞的第一环槽，主要包括：楔形刀头1和刀柄2。
其中，楔形刀头1的刀具总角β1小于第一环槽的角度，具体的，刀具总角β1可以比第一环槽的角度小0.5°～1.5°，刀具下角α1较活塞的第一环槽下角小0.25°～0.75°。
副刀刃长度小于第一环槽的槽深度，具体的，副刀刃的长度a可以为0.6mm～2mm。
多次试验的结果表明，刀具总角β1比第一环槽的角度小0.5°～1.5°，副刀刃长度范围在0.6mm～2mm，加工得到的活塞第一环槽侧面质量和刀具的使用寿命都较好。而且，多次试验表明，刀具总角β1比第一环槽的角度小1°，楔形刀头侧面的副刀刃长度为1.3mm时，利用该刀具加工得到的活塞第一环槽的侧面质量最好，且刀具的使用寿命最长。
在利用本实施例提供的刀具加工活塞上的第一环槽时，切削到第一环槽的槽底退刀时，由于其刀具总角小于第一环槽的角度，且其侧面副刀刃的长度小于第一环槽的槽深度，刀具侧面的副刀刃不会挤压第一环槽的槽壁，因此不会在第一环槽的侧壁上产生振纹，从而提高了第一环槽的侧面质量。
优选的，参见图4所示刀具的楔形刀头部分的局部放大示意图，还可以将楔形刀头的副刀刃设计成阶梯状，即靠近刀尖部分的第一副刀刃11的角度为β1，长度为a，对第一环槽的槽壁侧面进行修整，使第一环槽的槽壁更加光滑；靠近刀柄2部分的第二副刀刃12的角度小于β1，在利用该刀具加工第一环槽时，该部分的第二副刀刃12不起修整加工作用。
在数控机床上采用图3所示的进刀方式进行加工，即刀具100沿活塞第一环槽200的一个槽壁侧向进行切削，直到槽底，退刀再沿第一环槽的另一槽壁进行切削。利用该刀具连续加工1350件，对加工后的工件进行检测，第一环槽的行位公差均能达到：侧面跳动0.010mm-0.03mm、平面度0.01mm、周向30°内直线度0.005mm、侧面粗糙度Ra0.4，以上各参数完全符合活塞第一环槽的公差要求，试验表明，该刀具加工得到的活塞在同等条件下机油消耗量从0.23g/KW.h降低到0.19g/KW.h；窜气量从185L/min降低到145L/min。
利用本申请实施例提供的刀具加工活塞的第一环槽，而且采用刀尖沿第一环槽槽壁侧向进行切削的方式，使被切削材料的弹性恢复、热膨胀和刀具的弹性变形得到平衡，提高了活塞第一环槽的槽壁侧面质量，第一环槽的平面度提高了0.01mm；利用该刀具无需提高数控机床的精度，就可以加工得到符合产品技术要求的活塞，而且加工得到的活塞的第一环槽的侧面质量更高；同时，刀具的使用寿命延长了1倍，大大降低了换刀频率，从而大大减小了活塞的加工成本。
参见图5，本申请实施例还提供一种活塞第一环槽的加工方法，该加工方法包括：
S101，利用成型刀具进行粗加工，槽侧壁的加工余量为0.08mm～0.10mm，槽底不留余量。
该加工方法在粗加工过程中，减小了第一环槽的加工余量，而且槽底不留余量直接加工完成。因为，在进行粗加工时，如果环槽侧壁的加工余量不变，车削力较大，产生的压应力较大，使得环槽侧壁的硬化层变形较大，加工得到的第一环槽的尺寸不稳定；槽底不留余量直接加工完成，可以防止切削力方向突变对刀具产生振动，从而避免了对已加工的第一环槽的侧面质量产生影响。
S102，使用本申请实施例提供的刀具进行精加工，沿所加工第一环槽的一个侧壁切削，直到刀尖距槽底0.02mm～0.06mm时退刀，再沿所述第一环槽的另一侧壁进行切削，
利用图2所示的刀具对第一环槽进行精加工，进刀方式如图3所示，先沿所加工第一环槽的一个侧壁进行切削，直到刀具的刀尖距离槽底0.02mm～0.06mm时退刀，再沿第一环槽的另一槽壁进行切削，得到的第一环槽的侧面质量较好，进而侧面的密封效果较好。由于该刀具的刀具总角小于第一环槽的角度，侧面的副刀刃的长度小于第一环槽的深度，切削到第一环槽的槽底退刀时，由于其刀具总角小于第一环槽的角度，且其侧面副刀刃的长度小于第一环槽的槽深度，刀具侧面的副刀刃不会对第一环槽的槽壁产生过挤压，并且当刀具受力方向改变的瞬间，不会对第一环槽的侧壁面产生振纹从而提高了第一环槽的侧面质量。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。
Claims (5)
1.一种刀具，用于加工活塞的第一环槽，包括：楔形刀头和刀柄，其特征在于：
所述楔形刀头的刀具总角小于所述第一环槽的角度，所述刀具总角比所述第一环槽角度小0.5°～1.5°，且楔形刀头的副刀刃长度小于所述第一环槽的槽深度。
2.根据权利要求1所述的刀具，其特征在于，所述刀具总角比所述第一环槽角度小1°。
3.根据权利要求1所述的刀具，其特征在于：
所述楔形刀头的刀具下角比所述第一环槽下角小0.25°～0.75°。
4.根据权利要求1-3任一项所述的刀具，其特征在于，所述楔形刀头的副刀刃长度范围为0.6mm～2.0mm。
5.一种活塞的第一环槽加工方法，其特征在于：
使用成型刀具进行粗加工，第一环槽的侧壁加工余量为0.08mm～0.10mm，槽底直接加工完成；
使用权利要求1所述的刀具进行精加工，沿所述第一环槽的一侧壁切削直到刀尖距槽底0.02mm～0.06mm时退刀，再沿所述第一环槽的另一侧壁进行切削。
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