CN105798532A - 一种在缸套内壁加工梳线的工具及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在缸套内壁加工梳线的工具及方法，属于机械加工领域。其中，一种在缸套内壁加工梳线的工具包括刀座和梳线刀。梳线刀包括刀柄、横梁、副刀柄、滚轮，副刀柄上设置有U型槽，两个副刀柄上的U型槽开口方向相背。U型槽通过销轴连接滚轮，两个滚轮的外圆面均高于与之相对应的U型槽的顶部。两个副刀柄的中间部位安装有一螺杆，副刀柄和螺杆之间通过固定装置连接。另外，一种在缸套内壁加工梳线的方法包括：步骤A，安装夹具和刀具；步骤B，调整夹具和刀具；步骤C，滚压梳线；步骤D，去毛刺加工；步骤E，清理并抛光梳线。本发明采用专用工具加工梳线，对机床损伤小，加工步骤简单；加工完成的缸套可以吸附积碳且强度高。

Description

一种在缸套内壁加工梳线的工具及方法

技术领域

本发明涉及机械加工领域，尤其涉及一种在缸套内壁加工梳线的工具及方法。

背景技术

缸套是发动机上的一个重要零件，缸套、活塞和缸盖共同组成了发动机的燃烧室。在燃烧室内由于氧气供应不足，燃料和窜入燃烧室的润滑油不能完全燃烧就会产生油烟和焦油颗粒，它们和润滑油混合在一起后不断氧化，并在高温的不断作用下形成积碳。尤其在柴油机内，由于柴油成分复杂，以及柴油机的压燃式工作原理导致积碳的形成几乎不可避免，如果积碳清理不及时，过多的积碳积累在缸套与活塞接触的区域内会导致活塞润滑失效，最终导致拉缸。

在定期清理柴油机积碳的前提下，现有技术预防积碳附着在缸套工作区域而导致拉缸的方法有两种，一种是在柴油机缸套内壁设置刮碳环，在活塞运动至缸套最上端时刮除吸附在活塞顶部的积碳；另一种是在缸套内壁车削出一环形储碳槽，将活塞运动顶上来的积碳存储在储碳槽内。刮碳环安装在缸套内部，其本身会占用缸套内体积，使发动机功率下降，并且刮碳环如果工作失效会将积碳卡在活塞与刮碳环中间影响活塞工作；开设储碳槽会影响缸套本身的强度，并且由于是在内壁进行车削，其加工精度不好控制，并且加工困难，加工成本高，在日后清理积碳时其角落区域积存的积碳非常难以清理。

有研究表明，增加金属表面的粗糙度能使有机物更好的吸附在金属表面。基于这种原理，不难想到在缸套内壁上加工出一圈梳线可以起到增加缸套内壁粗糙度的作用，使缸套内壁可以吸附积碳，并且防止积碳聚集在活塞与缸套的工作区域影响气缸的正常工作。但是，在现有技术下并没有在缸套内壁加工梳线的专用工具和方法。

发明内容

本发明主要针对现有技术的不足提出了一种在缸套内壁加工梳线的工具及方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种在缸套内壁加工梳线的工具，包括：固定在数控车床刀塔上的刀座、安装在刀座上的梳线刀，所述梳线刀包括长方体形状的刀柄、与刀柄一端垂直连接的横梁、两个分别通过销轴与横梁两端铰接的副刀柄、分别设置在两个副刀柄上的两个滚轮，所述副刀柄远离横梁的一端设置有一个U型槽，两个副刀柄上的U型槽开口方向相背；U型槽通过销轴连接滚轮，两个滚轮的外圆面均高于与之相对应的U型槽的顶部；两个副刀柄的中间部位贯穿安装有一螺杆，副刀柄和螺杆之间通过固定装置连接。

进一步的，所述固定装置包括自外向内依次安装在螺杆两端的两个插销、两个圆盘形弹簧盖板、两个弹簧、两个螺母，所述螺母与弹簧之间安装有副刀柄，所述螺母与螺杆通过螺纹进行配合。

进一步的，所述滚轮的外圆面均匀密布有一圈齿线，所述齿线的截面为半圆形，所述齿线的中心线与滚轮外圆柱面的母线夹角为45度。

进一步的，所述滚轮和与之相对应的销轴之间通过轴承连接。

进一步的，所述刀座包括一个立方体形底座、一个安装在底座上的活动挡键，所述底座上方设置有一个贯穿底座前后的长方体形的凹槽，凹槽内安装有活动挡键，凹槽两侧开设有螺钉过孔，底座的底面设置有与机床刀塔定位用的矩形凸台；所述活动挡键包括横截面均为直角梯形的一个上档键和一个下挡键，上档键与下挡键通过斜面的接触进行配合，所述上档键上设置有两个截面为长圆型的螺栓过孔并通过该螺栓过孔与长方体形凹槽的底面进行螺栓连接，所述活动挡键与底座凹槽的立壁之间安装有刀柄。

一种在缸套内壁加工梳线的方法，所述梳线均匀密布在缸套内壁非工作区域，其形状与梳线刀滚轮的齿形相吻合，其加工步骤包括：

步骤A，将刀座固定在机床刀塔上，并将梳线刀固定在刀座上；

步骤B，将缸套固定在机床夹具上，并开启机床进行粗调和微调，保证夹具中心的跳动在0.005毫米以内；

步骤C，用扳手松开梳线刀的两个螺母，使梳线刀的两个滚轮之间的距离减小至可以伸入缸套内部为止；然后将梳线刀伸入缸套内部，使滚轮停留在缸套内壁的待加工区域内；用测力扳手同时拧紧两个螺母撑起副刀柄，使两个滚轮以相同的力压在缸套内壁上；开启机床对缸套内壁进行滚压加工，滚压至缸套内壁上的梳线与梳线刀滚轮的齿形完全吻合为止；

步骤D，调用镗孔刀具对已滚压加工完的缸套内壁进行去毛刺加工，将由于滚压而挤出的金属毛刺车削平整，使梳线的表面光滑平整；

步骤E，调用机床清理轮将残留在梳线槽内以及缸套内壁上的铁屑清理干净，并对梳线区域进行抛光。

进一步的，所述机床夹具为液性塑料夹具。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：

利用本发明中给出的方法加工梳线精度及尺寸易控制、表面粗糙度低并且加工完成的缸套能有效吸附积碳，加工过程简单、对机床无损伤，适合大批量生产。

本发明中采用液性塑料夹具作为缸套的夹具，利用液性塑料夹具的本身优点可以保证缸套加工过程中的跳动保持在允许的精度范围之内。

本发明中梳线刀滚轮的齿线截面为圆弧型，采用这种滚轮加工出的梳线可以在清理缸套内积碳的时候，只在少量外力的作用下便可使积碳沿梳线的凹槽滑出缸套，清理积碳更加方便且更加彻底。并且，圆弧型凹槽相对于其他形状的凹槽具有更好的力学性能，能够保证缸套加工完梳线以后的强度不受影响。

本发明中梳线刀滚轮的齿线中心线与滚轮外圆柱面母线的夹角为45度，采用这种滚轮加工出的梳线可以在发动机运行的时候为积碳在竖直方向上提供最大的摩擦力，保证积碳不会顺缸套内壁下滑至活塞部位，并且在清理积碳的时候可以使积碳顺利的滑出梳线部位。

本发明中的梳线刀采用双滚轮、双副刀柄的设计。在加工梳线时，两个滚轮对缸套内壁产生自内向外相反的挤压力，相对于单滚轮刀具，本梳线刀可以消除对机床主轴的侧向压力，对机床主轴无损伤，保证在大批量生产过程中，机床的精度不受影响。

本发明的梳线刀采用螺母加弹簧的形式撑起两个副刀柄，在测力扳手的辅助下可以方便直观的观测出螺母旋紧力，并根据梳线的成型情况，在接下来的加工中调整该旋紧力的值。在大批量生产的过程中，还可以通过统一螺母旋紧力的方式保证加工出的梳线尺寸统一。

本发明的刀座采用活动挡键加底座的形式来固定梳线刀的刀柄，其中底座与机床刀塔采用螺栓紧固加定位块定位的形式进行固定，这样的形式定位精确、固定牢靠，能够最大限度的保证梳线加工的精度。并且，活动挡键能够对刀柄提供足够大的夹持力，使其能够抵消由于缸套转动带给刀具的扭矩。本发明的活动挡键的上挡键部分开设有用于螺栓紧固的长圆孔，采用长圆孔的形式能够使上挡键的活动范围更大，满足对不同大小的刀柄进行夹持的需求。

附图说明

图1是一种在缸套内壁加工梳线的工具的结构图；

图2是加工有梳线的缸套的示意图；

图3是图2的A-A向剖面示意图（去毛刺加工前）；

图4是图2的A-A向剖面示意图（去毛刺加工后）；

其中，1刀柄、2横梁、3副刀柄、4滚轮、5螺杆、6弹簧、7弹簧盖板、8插销、9螺母、10底座、11上档键、12下挡键。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步详细说明：本发明提出了一种在缸套内壁加工能吸附积碳的梳线的工具和方法。采用这种方法加工出的梳线能够有效的吸附缸套内的积碳，使积碳聚集在缸套的非工作区域，避免积碳滑落至活塞和缸套的工作区域，影响气缸的正常工作。

图1是本发明中梳线刀和刀座的结构图，包括一个固定在数控车床刀塔上的刀座和一个安装在刀座上的梳线刀。

其中梳线刀包括一个长方体形的刀柄1，刀柄1的另一端焊接有一个横梁2，横梁2与刀柄1相垂直，并且横梁2的中间部位与刀柄1进行焊接，横梁2两端分别通过销轴铰接有一个副刀柄3。副刀柄3的一端与横梁2铰接，由于横梁2两端的铰接耳处有一个台阶，这个台阶与副刀柄3之间有一定间隙，所以两个副刀柄3绕销轴向中间部位仅可以做小幅度的摆动。这样的设计目的是为了保证滚轮4外圆面和缸套内圆面的平行度，在对不同内径的缸套进行加工时需要更换不同长度的横梁2。

副刀柄3远离横梁2的一端设置有一个U型槽，两个副刀柄3上的U型槽开口方向相背，都朝向刀具外侧。在U型槽内通过销轴连接滚轮4，并且滚轮4和销轴之间安装有轴承。U型槽的顶部有一个圆弧面，并且滚轮4的外圆面高于该圆弧面，这样设计的目的是为了在加工过程中副刀柄3能尽量的避开缸套内壁，避免撞刀。

在滚轮4的外圆面上均匀密布有一圈齿线，每根齿线的截面都是半径相同的半圆形，所述齿线的中心线与滚轮4外圆柱面的母线夹角为45度。本实施例中采用截面半径为0.42mm的齿线，滚轮4外圆的直径为25mm，在其外圆上均匀密布有55条齿线，经过反复实验得出该尺寸的齿线在能够在挂持住积碳的前提下，最大限度的减少由于滚压加工带来的金属表面硬化效应，从而保证了缸套的强度。

两个副刀柄3中间相同位置均设有一个通孔，穿过两个通孔安装有一个螺杆5，螺杆5的两端自外向内依次安装有插销8、弹簧盖板7、弹簧6、副刀柄3和螺母9，其中螺母9和弹簧6中间安装有副刀柄3。螺母9与螺杆5的螺纹相匹配，弹簧6一端压在副刀柄3上，另一端通过弹簧盖板7进行限位。在使用时，通过调整螺母9就可以对副刀柄3进行撑开与收回。

本发明的刀座包括一个立方体形底座10、一个安装在底座10上的活动挡键，底座10上方设置有一个贯穿底座10前后的长方体形的凹槽，凹槽两侧开设有螺钉过孔，刀座通过该螺钉过孔与机床的刀塔进行螺栓连接。底座10的底面设置有与机床刀塔定位用的矩形凸台。活动挡键包括横截面均为梯形的一个上档键11和一个下挡键12。下挡键12通过两个互相垂直的面安装在底座10长方体形凹槽的一角，并使其斜面向外；上档键11的斜面与下挡键12的斜面进行接触，并且可以沿下挡键12的斜面进行上下滑动，上档键11上还设置有两个截面为长圆型的螺栓过孔并通过该螺栓过孔与立方体凹槽的底面进行螺栓连接，上档键11的底部与矩形凹槽的底部留有一定的间隙。在使用时，将梳线刀的刀柄1安装在上档键11的立壁与矩形凹槽的另一个立壁之间，拧紧上档键11上的螺栓，使上档键11沿着下挡键12上的斜面向下滑动，同时，在斜面的驱动下，上档键11与矩形凹槽的另一个立壁开始夹紧刀柄1，并最终起到紧固刀具的作用。

使用本发明中给出的工具加工完成后的缸套如图2所示，梳线均匀密布于缸套内壁非工作区域上，其形状与上述梳线刀滚轮4的齿形相吻合，其加工步骤包括：

步骤A，将刀座固定在机床刀塔上，并将梳线刀固定在刀座上。在安装时，先将底座10上的矩形凸台卡在机床刀塔的的凹槽内，确保定位正确后，再通过螺栓固定好刀座；

步骤B，将缸套固定在液性塑料夹具上，并将夹具固定在机床主轴上，然后开启机床进行粗调和微调，保证夹具中心的跳动在0.005毫米以内；

步骤C，用扳手松开梳线刀的两个螺母9，使梳线刀的两个滚轮4之间的距离减小至可以伸入缸套内部为止。然后将梳线刀伸入缸套内部，使滚轮4停留在缸套内壁的待加工区域内。用测力扳手同时拧紧两个螺母9撑起副刀柄3，使两个滚轮4以相同的力压在缸套内壁上。开启机床对缸套内壁进行滚压加工，滚压至缸套内壁上的梳线与梳线刀滚轮4的齿形完全吻合为止。滚压加工完成后的梳线横截面如图3所示；

步骤D，调用镗孔刀具对已滚压加工完的缸套内壁进行去毛刺加工，将由于滚压而挤出的金属毛刺车削平整，使梳线的表面光滑平整。去毛刺加工完成后的梳线横截面如图4所示；

步骤E，调用机床清理轮将残留在梳线槽内以及缸套内壁上的铁屑清理干净，并对梳线区域进行抛光。

Claims (7)

1.一种在缸套内壁加工梳线的工具，其特征在于：包括固定在数控车床刀塔上的刀座、安装在刀座上的梳线刀，所述梳线刀包括长方体形状的刀柄（1）、与刀柄（1）一端垂直连接的横梁（2）、两个分别通过销轴与横梁（2）两端铰接的副刀柄（3）、分别设置在两个副刀柄（3）上的两个滚轮（4），所述副刀柄（3）远离横梁（2）的一端设置有一个U型槽，两个副刀柄（3）上的U型槽开口方向相背；U型槽通过销轴连接滚轮（4），两个滚轮（4）的外圆面均高于与之相对应的U型槽的顶部；两个副刀柄（3）的中间部位贯穿安装有一螺杆（5），副刀柄（3）和螺杆（5）之间通过固定装置连接。

2.根据权利要求1所述的一种在缸套内壁加工梳线的工具，其特征在于：所述固定装置包括自外向内依次安装在螺杆（5）两端的两个插销（8）、两个圆盘形弹簧盖板（7）、两个弹簧（6）、两个螺母（9），所述螺母（9）与弹簧（6）之间安装有副刀柄（3），所述螺母（9）与螺杆（5）通过螺纹进行配合。

3.根据权利要求1所述的一种在缸套内壁加工梳线的工具，其特征在于：所述滚轮（4）的外圆面均匀密布有一圈齿线，所述齿线的截面为半圆形，所述齿线的中心线与滚轮（4）外圆柱面的母线夹角为45度。

4.根据权利要求1所述的一种在缸套内壁加工梳线的工具，其特征在于:所述滚轮（4）和与之相对应的销轴之间通过轴承连接。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的一种在缸套内壁加工梳线的工具，其特征在于：所述刀座包括一个立方体形底座（10）、一个安装在底座（10）上的活动挡键，所述底座（10）上方设置有一个贯穿底座（10）前后的长方体形的凹槽，凹槽内安装有活动挡键，凹槽两侧开设有螺钉过孔，底座（10）的底面设置有与机床刀塔定位用的矩形凸台；所述活动挡键包括横截面均为直角梯形的一个上挡键（11）和一个下挡键（12），上挡键（11）与下挡键（12）通过斜面的接触进行配合，所述上挡键（11）上设置有两个截面为长圆型的螺栓过孔并通过该螺栓过孔与长方体形凹槽的底面进行螺栓连接，所述活动挡键与底座（10）凹槽的立壁之间安装有刀柄（1）。

6.一种在缸套内壁加工梳线的方法，其特征在于：所述梳线均匀密布于缸套内壁非工作区域，其形状与梳线刀滚轮（4）的齿形相吻合，其加工步骤包括：

步骤A，将刀座固定在机床刀塔上，并将梳线刀固定在刀座上；

步骤B，将缸套固定在机床夹具上，并开启机床进行粗调和微调，保证夹具中心的跳动在0.005毫米以内；

步骤C，用扳手松开梳线刀的两个螺母（9），使梳线刀的两个滚轮（4）之间的距离减小至可以伸入缸套内部为止；然后将梳线刀伸入缸套内部，使滚轮（4）停留在缸套内壁的待加工区域内；用测力扳手同时拧紧两个螺母（9）撑起副刀柄（3），使两个滚轮（4）以相同的力压在缸套内壁上；开启机床对缸套内壁进行滚压加工，滚压至缸套内壁上的梳线与梳线刀滚轮（4）的齿形完全吻合为止；

步骤D，调用镗孔刀具对已滚压加工完的缸套内壁进行去毛刺加工，将由于滚压而挤出的金属毛刺车削平整，使梳线的表面光滑平整；

步骤E，调用机床清理轮将残留在梳线槽内以及缸套内壁上的铁屑清理干净，并对梳线区域进行抛光。

7.根据权利要求6所述的一种在缸套内壁加工梳线的方法，其特征在于：所述机床夹具为液性塑料夹具。