CN106944656A - 具有刀片补偿的铣削工具 - Google Patents

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大卫·艾伦·奥佐格
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Abstract

公开一种具有刀片补偿的铣削工具。公开一种铣削工具。所述铣削工具可包括具有纵向轴线的伸长的主体和多个切削刀片。每个切削刀片可具有切削刃和切削半径，所述切削刀片可连接到伸长的所述主体并沿纵向轴线间隔开。所述多个切削刀片中的一个或更多个在第一切削半径和第二切削半径之间可以是可调(例如，机械可调)的。第一切削半径和第二切削半径之间的差可为至少10μm。所述铣削工具可包括具有多个不同的切削半径的切削刀片。所述铣削工具可被构造为具有跨越发动机缸孔的整个高度的长度。所述具有不同的切削半径的切削刀片可补偿当铣削深凹腔时产生的发动机缸孔直径的尺寸误差。

Description

具有刀片补偿的铣削工具
技术领域
本公开涉及一种例如用于铣削发动机缸孔的具有刀片(insert)补偿的铣削工具。
背景技术
通常，对汽油发动机缸体和柴油发动机缸体的缸孔进行机加工以接近尺寸公差和表面光洁度公差以便保持压缩并提供足够的油保持。在传统方法中，在去除铸件拔模斜度(如果必要的话)后，使用多步骤镗孔工艺对缸孔进行机加工以控制尺寸并通过珩磨工艺对缸孔进行精加工以控制表面光洁度。在镗孔工艺中通常使用三个独立的步骤：粗镗、半精镗和精镗。每个步骤通常需要具有固定直径的工具。此外，精镗工具通常需要后处理直径测量仪和工具调整头以在工具磨损时进行补偿而保持直径一致。每个镗孔步骤的每个镗孔周期需要大约10至15秒。机加工之后的珩磨工艺通常也具有三个步骤。第一个步骤(通常称为粗珩磨道次(pass))可以直接受精镗后得到的汽缸尺寸和表面光洁度的影响。这种传统方法可以生产高质量的缸孔，但是可能相对不够灵活并且需要大量的机床投资。
发明内容
在至少一个实施例中，提供一种铣削工具。该工具可包括：伸长的主体，具有纵向轴线；多个切削刀片，每个切削刀片具有切削刃和切削半径，所述多个切削刀片连接到伸长的所述主体并沿纵向轴线间隔开；其中，所述多个切削刀片中的一个或更多个在第一切削半径和第二切削半径之间是机械可调的。
在一个实施例中，第一切削半径和第二切削半径之间的差为至少10μm。所述一个或更多个机械可调的切削刀片可固定到所述主体上的附连表面。所述一个或更多个机械可调的切削刀片可被构造为在整个附连表面上平移。在一个实施例中，所述一个或更多个机械可调的切削刀片可附连到套筒，所述套筒可附连到所述伸长的主体。在另一实施例中，所述多个切削刀片中的所有切削刀片在第一切削半径和第二切削半径之间是机械可调的，第一切削半径和第二切削半径之间的差为至少10μm。所述多个切削刀片可沿纵向轴线跨越至少100mm。所述多个切削刀片可布置为至少两列，每个切削刀片在第一切削半径和第二切削半径之间可以是机械可调的。在一个实施例中，所述多个切削刀片中的一个或更多个在多个位置之间是机械地和递增地可调的。
在至少一个实施例中，提供一种铣削工具。所述铣削工具可包括：伸长的主体，具有纵向轴线；多个切削刀片，连接到伸长的所述主体，沿纵向轴线间隔开，并包括分别具有第一切削半径和第二切削半径的可平移的第一切削刀片和可平移的第二切削刀片，第一切削半径与第二切削半径相差至少10μm。
在一个实施例中，第一切削半径和第二切削半径之间的差为至多50μm。所述多个切削刀片中的上半部分的切削刀片的平均切削半径可小于所述多个切削刀片中的下半部分的切削刀片的平均切削半径。所述多个切削刀片中的顶部三分之一的切削刀片的平均切削半径可小于所述多个切削刀片中的底部三分之一的切削刀片的平均切削半径。所述多个切削刀片可被构造为产生垂直于所述伸长的主体的纵向轴线的非均匀的力分布。在一个实施例中，所述多个切削刀片包括至少四个不同的切削半径。第一切削半径可与第二切削半径相差至少15μm。
在至少一个实施例中，提供一种铣削工具。所述铣削工具可包括：伸长的主体，具有纵向轴线以及第一端和第二端；第一切削刀片、第二切削刀片和第三切削刀片，连接到伸长的所述主体并按照从第一端到第二端的顺序沿着纵向轴线间隔开，每个切削刀片具有切削半径；其中，第二切削刀片的切削半径大于第一切削刀片和第三切削刀片的切削半径。
第三切削刀片的切削半径可大于第一切削刀片的切削半径。所述铣削工具可包括连接到伸长的所述主体并沿纵向轴线间隔开的至少六个切削刀片。所述多个切削刀片中的上半部分的切削刀片的平均切削半径可小于所述多个切削刀片中的下半部分的切削刀片的平均切削半径。
根据本发明的一个实施例，所述至少六个切削刀片中的上半部分的切削刀片的平均切削半径小于所述至少六个切削刀片中的下半部分的切削刀片的平均切削半径。
附图说明
图1是用于成型发动机缸孔的镗孔工艺的示意性剖视图；
图2是根据实施例的用于成型发动机缸孔的内插铣削工艺的示意性剖视图；
图3是根据实施例的由内插铣削工艺形成的锥形发动机缸孔的示意性剖视图；
图4是根据实施例的进行粗珩加工后的圆柱形发动机缸孔的示意性剖视图；
图5是用于成型发动机缸孔的传统三步骤镗孔工艺的流程图；
图6是根据实施例的用于成型发动机缸孔的内插铣削工艺的流程图；
图7是根据实施例的具有恒定切削半径的铣削工具、力分布和得到的发动机缸孔壁的示意性剖视图；
图8是根据实施例的具有可调整的切削半径的铣削工具、力分布和得到的发动机缸孔壁的示意性剖视图；
图9是根据实施例的具有可调整的切削刀片的铣削工具的透视图；
图10是根据实施例的图9的可调整的切削刀片的放大视图；
图11是示出了作为深度的函数的若干缸孔的直径的曲线图，包括使用具有可调整的切削刀片的铣削工具形成的缸孔；
图12是示出了使用具有可调整的切削刀片的铣削工具切削的多个缸孔的缸孔直径的曲线图；
图13是根据实施例的铣削切削刀片的纹理切削刃的平面图；
图14A是根据实施例的纹理切削刃的正弦轮廓的示例；
图14B是根据实施例的纹理切削刃的方波轮廓的示例；
图14C是根据实施例的纹理切削刃的三角波轮廓的示例；
图14D是根据实施例的纹理切削刃的锯齿波轮廓的示例；
图15是根据实施例的具有可调整角度的切削刀片的铣削工具的示意性侧视图。
具体实施方式
根据需要，在此公开本发明的详细实施例；然而，应理解，所公开的实施例仅是本发明的示例，本发明可以以各种和替代的形式实施。附图不一定按比例绘制；一些特征可被夸大或最小化以显示特定部件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制，而仅作为教导本领域技术人员以各种方式利用本发明的代表性基础。
参照图1，示出了用于形成发动机缸孔10的传统镗孔工艺。发动机缸孔10可以形成在发动机缸体铸件(例如灰铸铁或致密石墨铸铁发动机缸体铸件)中，形成在插入于铝制或镁制发动机缸体中的铸铁缸套中，或者形成在有涂层(例如，热喷涂钢涂层)的铝制发动机缸体中。发动机缸孔壁12可以具有初始直径(例如铸铁缸套直径)，或者其可以在发动机缸体的铸造期间例如使用铸造型芯形成。然而，初始直径可以在图示的镗孔工艺之前被机加工(例如，“切块”)或以其它方式形成以例如去除铸件拔模斜度。如上所述，传统的镗孔工艺包括三个独立的镗孔步骤：粗镗、半精镗和精镗。在每个镗孔步骤期间，具有附连的一个或更多个切削刀片16的镗杆14围绕镗杆的纵向轴线18旋转以将材料从发动机缸孔壁12去除。切削刀片16相对于纵向轴线18具有固定的切削半径，其在镗孔工艺之前大于发动机缸孔壁12的半径。镗杆的纵向轴线18也是发动机缸孔10的纵向轴线。作为镗孔工艺的结果，发动机缸孔壁12的半径变得与切削刀片的切削半径相同。在粗镗、半精镗和精镗步骤期间使用不同的镗杆14和/或切削刀片16以在每个步骤期间增加切削半径。精镗杆在镗杆上通常具有后处理测量仪和到径向调整头的反馈回路以补偿刀片磨损。
因此，对发动机缸孔进行镗孔是不灵活的过程。每个镗孔步骤具有固定切削半径的相应工具，并且对于每个镗孔步骤必须改变工具以增加切削半径。对发动机缸孔进行镗孔对于每个发动机缸孔几何形状需要多个镗孔工具(例如，对于传统的三步骤镗孔工艺为三个)。如果在一组发动机上使用多个发动机缸孔几何形状，则所需的镗孔工具的数量会快速增加。因此，镗孔工具可以代表大量的资本投资，特别是当不同的发动机缸孔几何形状的数量增加时。此外，存放和维护所有不同镗孔工具的需要可能变得资源密集。此外，精镗杆上的后处理测量仪和调整头是昂贵的，并且可能与在第一道次珩磨之前使用的类似量具重复。
除不灵活且不具成本效益之外，镗孔工艺还具有相对长的周期时间。如上所述，每个镗孔步骤花费大约10至15秒。因此，对每个发动机缸孔完成三个镗孔步骤(粗镗、半精镗和精镗)花费30至45秒。镗孔之后，执行粗珩加工，然后执行至少一个附加的半精珩或精珩加工。粗珩加工通常花费约40秒，使得一个发动机缸孔的镗孔和粗珩的总时间基本上长于一分钟(例如，30秒的镗孔+40秒的粗珩＝总共70秒)。因此，虽然传统的镗孔工艺可以产生高质量的发动机缸孔，但是该工艺通常是昂贵且不灵活的并且具有长的周期时间。
参照图2，已经发现，也可以使用内插铣削工艺来产生高质量的发动机缸孔。在内插铣削中，铣削工具20可以插入到发动机缸孔10中并用于沿围绕发动机缸孔10的周边的路径去除材料。发动机缸孔10可以是发动机缸孔衬套(诸如铸铁缸套)，或者可以是其上具有涂层(诸如热喷涂钢涂层(例如，PTWA(Plasma Transferred Wire Arc)))的铝制缸孔。铣削工具20可以具有主体22和例如直接或经由套筒连接到主体22的多个切削刀片24。切削刀片24可以沿着主体22的长度延伸并且沿着长度间隔开。主体的长度可以与主体22的纵向轴线26对应。可以具有沿着纵向轴线26延伸的两列或更多列28的切削刀片24，例如两列、三列或四列28。列28可以布置成直线，或者它们可以交错，使得刀片布置在围绕主体22的周边的不同位置处。
在至少一个实施例中，主体22和切削刀片24可以延伸或跨越发动机缸孔10的整个高度。例如，主体22和切削刀片24可以延伸或跨越至少100mm，例如至少110mm、130mm、150mm或170mm。切削刀片24的列28可以包括两个或更多个刀片，例如至少五个、八个、十个或更多个刀片。切削刀片24的总数量可以是每列刀片的数量乘以列28的数量。因此，如果有四列且每列有十个刀片，则总共可以有四十个切削刀片24。如图2所示，两列或更多列28可以彼此偏移，使得一列中的刀片24去除由于刀片24之间的间隙30而未被另一列去除的材料。在一个实施例中，列28可以成对构造，其中，刀片24偏移以去除由另一列28留下的间隙30中的材料。可具有一组、两组或更多组的对，从而产生偶数列28。
在内插铣削工艺期间，主体22可围绕其纵向轴线26旋转。然而，与镗孔不同，主体的纵向轴线26不与发动机缸孔10的纵向轴线32对应或匹配。铣削工具20的切削半径(例如，从切削刀片的尖端到主体的纵向轴线)小于发动机缸孔10的半径。因此，铣削工具主体22可以插入到发动机缸孔10中(例如沿“z”方向)，使得主体22和切削刀片24延伸或跨越发动机缸孔10的整个高度。主体22可围绕其纵向轴线26旋转，然后围绕发动机缸孔壁12的周边运动以从其去除材料。在一个实施例中，在内插铣削工艺期间，主体22可以在z方向上保持恒定或基本恒定(例如，主体22相对于发动机缸孔10不向上和向下移动)。主体22可在x-y平面中移动以沿预定路径移动并增加发动机缸孔10的尺寸。主体22可沿圆形路径移动，该圆形路径的半径或直径大于当前发动机缸孔的半径或直径以增加发动机缸孔的半径/直径。
基于工具类型、工具运动、所得到的表面结构和材料应用，内插铣削可以与内插机械粗糙化区分开。内插粗糙化通常包括旋转工具，其被构造为围绕缸孔的周边移动以选择性地去除材料，从而使表面粗糙化(例如，形成凹槽)。然而，内插粗糙化不是去除均匀(或接近均匀)厚度的材料以增加缸孔的直径。此外，内插粗糙化仅用于铝制或镁制发动机缸体，以制备表面用于随后的涂层(例如，PTWA)，而不是在铸铁缸套或已经涂覆的铝制发动机缸孔中形成受控的缸孔直径。
可以执行两转或更多转或道次(例如，完整的圆圈)。在一个实施例中，第一转可以去除大部分材料(例如，最大程度地增加发动机缸孔的直径)。后续的转可比第一转去除更少的材料，并且每转可以依次去除更少的材料。例如，第一转可以使发动机缸孔10的直径增加多达3mm，诸如0.5至3mm、1至3mm、1至2.5mm、1.5至3mm或2至3mm。第二转可以使发动机缸孔10的直径增加多达1.5mm，诸如0.25至1.5mm、0.25至1mm、0.5至1.5mm、0.5至1.25mm或0.75至1.25mm或约1mm(例如，±0.1mm)。第二转之后的转可以使发动机缸孔10的直径增加多达0.5mm，例如从0.1至0.5mm或0.25至0.5mm。上述的直径增加仅是示例，并且在一些情况下，在不同的转期间，直径可以更多或更少地增加。
内插铣削的转或道次可以大体上比镗孔步骤更快。如上所述，镗孔步骤通常花费10至15秒。相比之下，发动机缸孔的内插铣削道次可以花费8秒或更少，例如7秒、6秒或5秒或更少。在一个实施例中，内插铣削道次可花费2至5秒、3至5秒、4秒或约4秒(例如±0.5秒)。因此，如果在发动机缸孔铣削工艺期间执行两转或三转，则总铣削时间可以小于25秒，例如小于20秒或小于15秒。对于仅两转的铣削加工，总铣削时间可以小于10秒。
在内插铣削工艺期间，来自发动机缸孔侧壁对工具的反作用力可以使得工具径向向内挠曲(例如，朝向发动机缸孔的中心或纵向轴线)。对于相对长的铣削工具，诸如所公开的用于一次铣削发动机缸孔的整个高度的100mm或更长的工具，挠曲可能更大。因此，内插铣削旋转可以在发动机缸孔侧壁12中产生轻微的锥度，发动机缸孔10的直径通常从缸孔的顶部到底部减小。图3示出了锥形发动机缸孔40的示意性示例。如图所示，被称为缸孔顶部的第一端42比被称为缸孔底部的第二端44具有更大的直径。缸孔壁46的直径在图3中被示出为以恒定速率连续减小，然而，这仅是简化的图示。直径可以在朝向缸孔底部的区域中局部增加(例如，直径可以不连续减小)，且/或直径减小的速率可以不是恒定的(例如，其通常可以是指数的)。在一个实施例中，内插铣削工艺可以产生截头圆锥形缸孔，其在第一端42处具有相对大或宽的直径，并在第二端44处具有相对小或窄的直径。每个附加的内插铣削道次可产生新的截头圆锥形缸孔，其可以具有更大的宽直径和/或窄直径。如上所述，截头圆锥形缸孔可以沿着纵向轴线具有局部变化的直径，并且该术语不意味着表示精确的几何形状。
在内插铣削工艺(例如，一转或更多转)之后，可以对扩大的发动机缸孔执行珩磨工艺。可以执行珩磨工艺以向发动机缸孔提供更精确的几何形状和/或表面光洁度。珩磨通常包括围绕纵向轴线旋转包括两个或更多个珩磨油石的珩磨工具，同时在发动机缸孔中沿着z方向(例如，上下)振荡珩磨工具。珩磨油石通常由通过粘合剂粘结在一起的磨料颗粒形成。磨料颗粒可以具有磨粒尺寸，其可以通过磨粒尺寸号或颗粒的尺寸(例如，以微米计)来表示。沿径向方向对珩磨油石施加力以增加缸孔的直径。
在传统的发动机缸孔镗孔工艺期间，通常具有三个珩磨步骤(类似于镗孔步骤)：粗珩、半精珩和精珩。这些珩磨步骤可以依次去除更少的材料(例如，使缸孔的直径增加越来越小的量)。此外，镗孔工艺通常产生大致呈圆柱形的缸孔。例如，所得到的缸孔可以具有25μm或更小(诸如多达20μm)的圆柱度。因此，传统的珩磨加工不会产生诸如上面公开的通过内插铣削得到的锥形或截头圆锥形发动机缸孔。特别地，第一或粗珩加工是受得到的缸孔几何形状影响最大的珩磨步骤。
因此，公开了一种改进的珩磨工艺，其可以减小或消除发动机缸孔中的锥度以产生圆柱形或大致呈圆柱形的发动机缸孔50，例如图4所示。改进的珩磨工艺可以是改进的粗珩工艺，这是因为粗珩工艺最先遇到铣削后的发动机缸孔。传统的粗珩工艺分别使用已确定的约180μm的磨粒尺寸和100kgf(千克力)的珩磨力。已经发现这些传统的珩磨参数难以消除或减小发动机缸孔中的锥度。然而，已经发现，通过增加磨粒尺寸和/或增加珩磨力，可以使用粗珩工艺来消除或减小发动机缸孔中的锥度。
在一个实施例中，与传统的粗珩磨油石(例如，约180μm)相比，可以增加粗珩磨油石的磨粒尺寸。例如，磨粒尺寸可以增加到至少200μm、210μm、220或230μm。这些磨粒尺寸可以是平均磨粒尺寸。在可以或可以不与增加磨粒尺寸相结合的另一个实施例中，与传统的粗珩磨力(例如，约100kgf)相比，可以增加在粗珩加工期间的珩磨力。例如，粗珩磨力可以增加到至少150kgf、200kgf、250kgf、300kgf或350kgf。在一个实施例中，粗珩磨力可以增加到150至350kgf或其中的任何子范围，诸如175至325kgf、200至325kgf、250至325kgf或约300kgf(例如，±10kgf)。代替绝对值，对于给定的珩磨工艺，粗珩磨力也可以相对于标准粗珩磨力增加。例如，与传统的粗珩磨力相比，粗珩磨力可以增加至少1.5倍、2倍、2.5倍、3倍或3.5倍。因此，如果传统的力为75kgf，则增加3倍将为225kgf。
代替调整粗珩参数，可以在半精珩步骤之前执行一个或两个微尺寸化(microsizing)步骤以消除或减小发动机缸孔中的锥度。在一个实施例中，可以在最终的铣削步骤和半精珩步骤之间插入微尺寸化步骤。微尺寸化使用固定直径(非膨胀)主体上的磨料颗粒(例如，粘结的金刚石)来去除材料。与珩磨相比，该工具仅插入缸孔中和从缸孔中取出一次，而不是在同时发生工具膨胀的多个冲程中。根据所需要的切削量，可以使用单道次或多道次来执行微尺寸化。
参照图5，示出了传统的镗孔工艺的流程图60。如上所述，传统工艺包括三个镗孔步骤：粗镗62、半精镗64和精镗66。在镗孔之后，通常在类似于镗孔的三步骤过程中珩磨发动机缸孔，以粗珩步骤68开始。半精镗64和精镗66通常各自花费至少10秒，而粗镗通常花费更长时间，诸如约15秒。因此，镗孔工艺通常花费约35秒或更长时间。传统的粗珩步骤68花费约40秒，导致从步骤62至步骤68的总时间为约75秒或更长时间。典型的三步骤珩磨工艺使发动机缸孔的直径扩大约90μm，通常第一(粗)珩磨步骤、第二珩磨步骤和第三珩磨步骤分别为约50μm、30μm和10μm的步长。
参照图6，示出了上文公开的内插铣削工艺的流程图70。内插铣削工艺可以从发动机缸孔产生过程中消除镗孔。作为替代，该工艺可以包括粗铣步骤72和组合的半精铣/精铣步骤74(其可以被称为第二铣削步骤74)。每个内插铣削步骤可以包括围绕发动机缸孔周边的一转或更多转以通过从其中去除材料来增加发动机缸孔的直径。在一个实施例中，粗铣步骤72可以仅包括围绕发动机缸孔周边的单转或单道次。粗铣步骤可以使发动机缸孔的直径增加多达几毫米，例如约1至2mm。在一个实施例中，第二铣削步骤74可以包括围绕发动机缸孔周边的一转或两转或者道次。第二铣削步骤74期间的每个道次可以去除更少的材料并且以比粗铣步骤72更小的量增加发动机缸孔的直径。例如，每个道次可以使直径增加多达1mm。在一个实施例中，可以用相同的工具或用同样的工具(例如，相同的切削半径)来执行铣削步骤72和74。
铣削步骤72和74可以大体上比上述镗孔工艺更短。在一个实施例中，每转铣削可以花费少于8秒，例如多达7秒、6秒、5秒或4秒。因此，包括一转粗铣和两转半精铣/精铣的铣削工艺可以花费少于24秒，并且可以短至12秒或更少。对于具有一转粗铣和一转第二铣削的铣削工艺而言，该过程可以花费少于16秒，并且可以短至8秒或更少。因此，流程图70中的珩磨前步骤(例如，铣削步骤)的总时间可以大幅并且明显短于流程图60中的珩磨前步骤(例如，镗孔步骤)的总时间。如上所述，三步骤镗孔工艺通常至少花费35秒，该时间可以是3-转铣削加工时间(例如，12秒，4秒/转)的几乎三倍，并且超过2-转铣削加工时间(例如，8秒，4秒/转)的四倍。
在铣削步骤72和74之后，可以执行改进的粗珩磨步骤76。如上所述，铣削步骤72和74可以产生锥形发动机缸孔，其可以被描述为具有窄端直径和宽端直径的截头圆锥形缸孔。因此，除提供在典型的粗珩磨期间发生的更精确的几何形状和/或表面光洁度之外，改进的粗珩磨步骤76还可以减小或消除缸孔中的锥度。改进的粗珩磨步骤76可以从发动机缸孔的较窄端(例如，缸孔的底部，如图3和图4所示)去除额外的材料，以增加缸孔在较窄端的直径。如上所述，可以通过增加珩磨油石的磨粒尺寸和/或增加珩磨油石施加的力/压力来实现这种额外的材料去除。
传统的粗珩磨步骤通常使发动机缸孔的直径增加约50μm，第二道次和第三道次分别使缸孔的直径增加30μm和10μm，总共增加约90μm。在改进的粗珩磨步骤76中，发动机缸孔窄端的直径可以增加大于传统量的量以减小或消除锥度。换句话说，发动机缸孔的最小直径可以增加大于传统量的量以减小或消除锥度。在至少一个实施例中，最小直径可以增加至少55μm，例如至少60μm、65μm、70μm、75μm、80μm、85μm、90μm、95μm或100μm。
在改进的粗珩磨加工76之后，可以执行附加的珩磨步骤。这些珩磨步骤可以与传统的第二、第三或附加的珩磨步骤相同或相似。如上所述，传统的多步骤珩磨工艺通常使发动机缸孔的直径增加约90μm。在一个实施例中，通过改进的粗珩磨步骤76和附加的珩磨步骤(例如，一个或两个附加的珩磨步骤)，总的直径增加可以明显较大。例如，总的直径增加可以是至少120μm、125μm、130μm、135μm、140μm、145μm或150μm。总的直径增加可以来自得到的锥形缸孔的最小端或窄端，或者可以来自得到的缸孔的任何其它直径，包括宽端直径或最大直径。
改进的粗珩磨步骤76可以与传统的粗珩磨步骤68花费相同或相似的时间量(例如，约40秒)。在至少一个实施例中，步骤72至76(例如，铣削和粗珩磨)的总时间可以是65秒或更少。例如，总时间可以是60秒、55秒或50秒或更少。因此，使用内插铣削产生发动机缸孔的方法可明显短于典型的使用传统镗孔工艺的75秒的周期时间。特别地，过程的珩磨前的部分(例如，镗孔或铣削)可以切削一半以上。例如，与三步骤镗孔工艺的35秒相比，具有两转铣削的铣削工艺可能仅花费8秒。
参照图7，铣削工具80(例如，侧面切削立铣刀)可以具有沿着其长度(例如，平行于其纵向轴线)布置的多个切削刀片82，每个切削刀片具有切削刃84。在传统铣削工具中，切削刀片82被构造为使得每个切削刃84具有相同的切削半径86。切削半径86可被限定为从切削工具80的中心或纵向轴线88到切削刃84。
图7中的工具80被示出为每个刀片82具有均匀切削半径86的传统设置。因此，相同的半径可以在发动机缸孔壁92上产生均匀的力分布90。然而，如上所述，在内插铣削工艺期间，可以产生来自发动机缸孔侧壁对工具的反作用力。作为结果，产生弯矩94，这导致工具径向向内(例如，朝向发动机缸孔的中心或纵向轴线)挠曲。此外，发动机缸体的结构刚度可能存在局部变化，这可能导致工具弯曲或不均匀的部件变形，并且可能导致发动机缸孔中的尺寸误差。这可以导致在内插铣削工艺期间在发动机缸孔壁92中产生锥度96。当铣削用于其他应用时，深凹腔以一系列较短的层进行精加工，顺序切削直到达到全深度。这种方法明显增加了机加工周期时间和工具磨损率，但在许多应用中是必要的以满足所需的公差。
然而，已经发现，通过调整各个切削刀片的切削半径，可以减小或消除锥度。参照图8，示出了铣削工具100(例如，侧面切削立铣刀)，其可以具有沿着其长度(例如，平行于其纵向轴线)布置的多个切削刀片102，每个切削刀片102具有切削刃104。与传统铣削工具不同，切削刀片102被构造为使得每个切削刃104不具有相同的切削半径106。切削半径106可被限定为从切削工具100的中心或纵向轴线108到切削刃104。工具100可允许单步骤全深度铣削工艺(例如，一次切削缸孔的整个高度)，而不需要多次顺序切削。
如图所示，可以具有多个不同的切削半径106，使得至少具有两个、三个、四个、五个或更多个不同的切削半径106。在一个实施例中，每个切削刀片102可以独立地从第一半径调整到第二半径或从最小半径调整到最大半径。刀片102可以是可机械调整的，使得通过工具(例如，不直接通过手)实现调整。然而，工具100还可以包括不可调整的切削刀片102，或者可以连接多个切削刀片102，使得它们的切削半径一起调整。切削工具100可以包括可独立调整的、固定的和连接的切削刀片的任何组合。如图8所示，可变切削半径可在发动机缸孔壁112上产生非均匀的力分布110。
切削半径106可以被配置为减小或消除发动机缸孔壁112中的锥度。例如，切削半径可以被配置成校正由来自发动机缸孔壁112的反作用力引起的弯矩114所导致的工具100中的挠曲(如上所述)。在一个实施例中，一个或更多个切削刀片102的切削半径106可以基于初始内插铣削工艺来确定，所有的切削半径均处于相同或基本相同的距离。在铣削工艺之后，可以测量发动机缸孔以确定缸孔中多个轴向位置处的尺寸变化。尺寸变化可以是每个位置处的平均变化。多个轴向位置可以对应于切削刀片的位置，诸如刀片的中心点。尺寸变化可以表示为相对于编程或配置的半径的“+”或“-”偏离。例如，半径偏大20μm可以表示为“+20”，半径偏小20μm可以表示为“-20”，或者反之亦然(符号可以是任一方向，只要其一致即可)。在测量和分析发动机缸孔之后，可以调整切削半径106以具有与测量尺寸相同但符号相反的值。因此，如果某一刀片位置的半径为+20，则切削半径可以被调整为-20(例如，如果半径偏大20μm，则刀片可以径向向内调整20μm)。可以使用上述方法来调整任何或所有的切削刀片。一旦已经测量和分析了某一铣削工艺，便可以在未来的铣削工艺中使用调整后的半径而无需重新校准。或者，可以在一定数量的铣削工艺之后重新校准所述调整。
虽然上述过程可以提供用于调整切削半径106的精确方法，但是可以使用任何合适的方法来调整切削半径106以减小或消除发动机缸孔中的锥度。例如，可以使用建模来计算或预测切削半径调整。在一个实施例中，可以使用有限元分析(FEA)或有限元法(FEM)来计算切削半径调整。有限元分析作为常用方法在本领域中是已知的，因此将不再详细说明。一般来说，它包括通过将实际对象分解成大量“有限元件”(例如小立方体)来分析或近似实际对象。然后可以使用数学方程来基于关于材料性质的输入而预测每个元件的行为。然后计算机或计算机软件可以对所有个体元件行为进行相加或求和以预测近似对象的行为。例如，在内插铣削工艺中，铣削工具的性质(例如，切削刀片的数量、尺寸、材料性质、配置/布置等)、铣削过程(例如，切削半径、施加的力等)和发动机缸孔(例如，材料性质、缸孔的配置等)可以被输入到专门编程的软件中，然后与上述方法类似，其可以计算预期或近似的+/-值。
在另一实施例中，可以基于简化的数学方程或假设进行调整。例如，工具上的弯矩通常将导致铣削工具的远端向内挠曲最大量，或者至少大于工具的近端。因此，可以假设，随着沿工具长度的位置变远，工具将以总体上增加的量向内挠曲。因此，可以使用数学公式基于增加的挠曲进行调整。例如，公式可以随着长度线性增加或指数增加，例如双曲线增加。因此，切削半径调整可遵循预测铣削期间工具的一般行为的公式。
在至少一个实施例中，刀片的切削半径106可以具有一定的移动范围。移动范围可以被限定为第一(例如，最大)切削半径和第二(例如，最小)切削半径之间的差。在一个实施例中，第一切削半径和第二切削半径之间的差可以为至少5μm，例如至少10μm、15μm、20μm、25μm或30μm。在另一实施例中，第一切削半径和第二切削半径之间的差可以为至多50μm，例如至多45μm或40μm。例如，所述差可以为从5μm至35μm或其中的任何子范围，诸如5至25μm、10至30μm、10至25μm、15至30μm、15至25μm或其它子范围。每个切削刀片可以具有相同的移动范围，或者一个或更多个刀片可以具有不同的移动范围。例如，靠近工具底部的刀片可以具有较大的移动范围以便调整工具的向内挠曲。
参照图9和图10，示出了具有可调整的切削刀片122的铣削工具120的实施例。刀片122可以是任何合适类型的切削刀片，诸如碳化钨、立方氮化硼、金刚石或其他刀片。所示的铣削工具120是侧面切削立铣刀，然而，所公开的可调整切削刀片122可应用于或用于其他周缘铣削工具。工具120包括工具主体124，切削刀片122连接到工具主体124。切削刀片122可以直接连接到主体124，或者它们可以例如通过连接到主体124的套筒间接连接到主体124。如上所述，可以具有沿着工具的纵向轴线128延伸的两列或更多列126的切削刀片122，例如两列、三列或四列126。列126可以布置成直线，或者它们可以是交错的，使得刀片布置在围绕主体124的周边的不同位置(例如，如图9所示)。在一个实施例中，列126可以被成对构造，并且每对中的刀片122可以被构造为使得列126中相同位置处的刀片可以具有相同的切削半径106。例如，每列中自顶部起的第五个刀片可以具有“-15”位置，并且每列中自顶部起的第六个刀片可以具有“+10”位置。
在至少一个实施例中，主体124和切削刀片122可被构造为延伸或跨越发动机缸孔的整个高度。例如，主体124和切削刀片122可以延伸或跨越至少100mm，诸如至少110mm、120mm、145mm或160mm。切削刀片122的列126可各自包括两个或更多个刀片，例如至少五个、六个、七个、八个、九个、十个或更多个刀片。切削刀片122的总数量可以是每列刀片的数量乘以列126的数量。因此，如果有四列且每列有十个刀片，则总共可以有四十个切削刀片122。如图9所示，两列或更多列126可以彼此偏移，使得一列刀片122去除由于刀片122之间的间隙130而未被另一列去除的材料。在一个实施例中，列126可以被成对构造，其中，刀片122偏移以去除由另一列126留下的间隙130中的材料。可存在一组、两组或更多组的对，从而产生偶数列126。例如，图9所示的工具包括四列126，每列包括十个切削刀片122。这些列被构造为两对，每对中的刀片位于工具主体124的相对两侧(例如，围绕周边成180°)。
参照图10，示出了工具120的切削刀片122的近距离视图。切削刀片各自具有切削刃132，其可形成用于测量刀片的切削半径的参考点。每个刀片122可以固定到主体124。在图9和图10所示的实施例中，刀片122均通过紧固件134(例如螺钉)固定到主体124。紧固件可以延伸穿过刀片122中的开口或孔136并且延伸进入主体124上的附连表面138的螺纹部分(未示出)。开口136可以是间隙孔，其直径大于紧固件134的直径，从而在最终拧紧紧固件134之前允许刀片122径向向内和向外移动。刀片可以具有围绕开口136的唇部140，其被构造为接触紧固件的头部142并且将刀片122固定就位。
调整机构144可被定位为邻近于任何或所有切削刀片122，用以调整切削刃132的切削半径。在一个实施例中，调整机构144可包括调整螺钉146和调整构件148。调整螺钉146可以是锥形的，使得其在顶部具有较大的直径并且在其底部具有较小的直径。调整螺钉146可以被主体124中的螺纹部分容纳。调整构件148可以被设置为邻近于切削刀片122并且被构造为接触调整螺钉146。调整构件148可以形成为邻近于切削刀片122的壁，并且可接触切削刀片122的侧面。
在操作中，可以经由调整螺钉146的旋转通过调整构件148(例如，壁)的运动来调整切削刀片122的切削半径。在经由紧固件134将切削刀片122固定到附连表面138之前，可以旋转调整螺钉146，使得其被更深地拧入主体124的螺纹部分中，或者使得其从螺纹部分旋出或拧松。当调整螺钉146被拧得更深时，螺钉的锥形直径部分接触并推动调整构件148，使得其径向向外挠曲以增加刀片的切削半径。当调整螺钉146被拧松或松开时，螺钉的锥形直径部分停止向调整构件148施加力或施加较小的力，并且调整构件148可部分地或完全地返回到其非挠曲位置，并允许切削半径减小。因此，通过调整调整螺钉146，切削刀片122可以在整个附连表面138上平移，以可调整地增加或减小切削刀片122的切削半径。该调整可以是可控的和可重复的。例如，可以基于调整螺钉146的旋转数(例如，向内或向外)递增地控制切削半径。
虽然图9和图10示出了调整机构的示例，但是可以使用可控地且可靠地改变切削刀片的切削半径的任何合适的调整机构。例如，代替沿着附连表面138平移，切削刀片可以围绕平行于工具的纵向轴线的轴线旋转，以增加或减小切削半径。此外，尽管切削刀片122被示出为直接固定到主体124，但是也可以例如使用套筒将它们间接地连接到主体124。可以以类似于上文公开的方式将刀片附连到套筒(例如，相对于套筒具有可调整的切削半径)，然后可将套筒固定到主体124。
因此，公开一种具有可调整的切削刀片的铣削工具，其中，一个或更多个切削刀片的切削半径可被改变或调整。该工具可以用于在内插铣削工艺期间减小或消除发动机缸孔中的锥度。如上所述，工具上的弯矩可能导致其向内挠曲并且沿着工具的纵向轴线去除的材料不一致。因此，可以例如基于实证检验或建模来调整刀片，以补偿在整个工具具有单个恒定切削半径的情况下产生的尺寸误差。
还意外地发现，尺寸误差可能不会导致不断减小的缸孔直径(例如，连续的锥度)。相反，可能存在局部区域，在该局部区域中，铣削的直径大于更朝向缸孔顶部的区域的铣削的直径。因此，用于校正尺寸误差的铣削工具可以包括依次从工具主体的第一顶端到工具主体的第二底端的至少三个切削刀片，其中，第二刀片的切削半径大于第一刀片和第三刀片的切削半径。这可以校正发动机缸孔中局部区域比其上方的区域具有更大直径时的尺寸误差。第一刀片的切削半径可以大于第三刀片的切削半径。当然，多于三个的切削刀片可以连接到工具，并且所公开的三刀片序列可以出现在从工具的顶部到底部的刀片序列中的任何位置。
然而，可能存在缸孔直径从缸孔的顶部到底部(例如，沿着工具的插入方向)减小的一般趋势。因此，可以调整工具的切削半径，使得其大体上从顶部到底部增加。在一个实施例中，工具上半部分的切削刀片可以被调整为其平均切削半径小于工具下半部分的切削刀片的平均切削半径。例如，如果沿着纵向轴线具有间隔开的十个切削刀片，则顶部的五个刀片的平均切削半径可以小于底部的五个刀片的平均切削半径。在另一实施例中，顶部三分之一的切削刀片的平均切削半径可以被调整为小于底部三分之一的切削刀片的平均切削半径。中间三分之一的切削刀片可以被调整为具有介于顶部三分之一刀片的平均切削半径和底部三分之一刀片的平均切削半径之间的平均切削半径。例如，如果沿着纵向轴线具有间隔开的九个切削刀片，则顶部三个刀片的平均切削半径可小于底部三个刀片的平均切削半径。在一个示例中，中间三个刀片的平均切削半径可小于底部三个刀片的平均切削半径，但大于顶部三个刀片的平均切削半径。如果切削刀片的数量不是二或三的倍数，则顶部/底部一半或三分之一可以通过向下或向上舍入来限定。例如，如果具有十个刀片，则顶部三分之一和底部三分之一可以各自包括三个刀片。
参照图11和图12，示出了展现使用可调整的切削刀片的改善的发动机缸孔直径的尺寸控制的实验数据。关于图11，使用具有恒定切削半径的工具铣削四个初始缸孔。图11示出了作为相对于平台面(deck face)的缸孔深度的函数的缸孔1至3的直径。使用其刀片根据上述方法利用具有相反符号的相等偏移调整后的铣削工具重新切削缸孔4。为了测量差异，在缸孔4重新切削期间增加内插铣削直径。如图11所示，随着缸孔深度增加，缸孔1至3显示缸孔直径总体减小(除了一些局部增加，如上所述)。缸孔1至3显示从顶部到底部直径相差约为60μm，具有明显的锥度。相比之下，缸孔4保持在40μm的窗口内，并且没有显示从顶部到底部变窄的一般趋势。
图12示出了使用其刀片根据上述方法利用具有相反符号的相等偏移调整后的铣削工具铣削的V8发动机的八个缸孔的缸孔直径数据。如图所示，所有八个缸孔的直径从顶部到底部被控制在20μm的窗口内。通常，上述传统的三步骤镗孔工艺通常也将直径控制在20μm内。因此，所公开的可调整的铣削工具可允许内插铣削工艺接近或达到对发动机缸孔直径的控制的类似或更好的水平，同时还提供上述其它改进(例如，更短的周期时间、减少的工具投资、增加的灵活性)。例如，所公开的方法和工具可以将缸孔直径控制在25μm或更小的窗口内，例如多达20μm、多达15μm或多达10μm。
除呈锥形之外，使用铣削(例如，内插铣削)产生发动机缸孔的另一潜在挑战可能是所得到的缸孔壁的表面粗糙度。铣削工艺之后的珩磨工艺对于相对粗糙的表面可能更有效。用于产生发动机缸孔的传统三步骤镗孔工艺产生相对粗糙的表面，其允许此后有效的珩磨。然而，由于刀片排列和每个刀片上的相对长的光滑切削刃，铣削通常比镗孔产生更光滑的表面。铣削刀片通常包括装配有诸如碳化钨、立方氮化硼或金刚石的工具材料的可拆卸刀片的刀体。刀片通常被安装成一个面平行于工具轴线。与镗孔和类似的内部机加工工艺相比，铣削产生相对光滑的表面光洁度，平均粗糙度通常为约1微米Ra。已经发现，这种低粗糙度可能使得侧面切削铣削难以或不适合于后续加工(例如珩磨)需要最小粗糙度的一些应用。珩磨通常需要最小的粗糙度，使得油石将在不施加过大的油石压力的情况下切削和/或使得有珩磨油石的材料“咬”入。
参照图13，示出了可以在所公开的铣削工艺中使用的切削刀片150。切削刀片150可以具有切削刃152。与传统的平滑和平坦的铣削工具切削刃相反，切削刃152可以是相对粗糙的或有纹理的。例如，传统的铣削切削刃通常具有小于6μm的平均粗糙度(Rz)。可以通过测量一定数量的采样长度(例如，五个采样长度)内从最高峰到最低谷的垂直距离来计算平均粗糙度。然后通过对这些距离进行平均来确定Rz值。平均粗糙度仅对一定数量(例如，五个)的最高峰和最低谷进行平均，这可能导致极值，对Rz值具有较大的影响(例如，与平均粗糙度Ra相比)。Rz可根据ASME标准B46-1进行限定。
切削刀片150的切削刃152可以比传统铣削刀片切削刃具有更大的粗糙度(例如，平均粗糙度)。在一个实施例中，切削刃152的平均粗糙度(Rz)可以为至少5μm，例如至少7.5μm、10μm、12μm或15μm。在另一实施例中，切削刃152的平均粗糙度(Rz)可以为7至30μm，或其中的任何子范围，诸如7至25μm、10至25μm、12至25μm、10至20μm或12至20μm。
切削刃152的表面粗糙度可以在被铣削的物体(例如，发动机缸孔)中产生类似的相应的表面粗糙度。因此，具有12至20μm的平均粗糙度(Rz)的切削刃152的切削刀片150可以产生具有12至20μm的平均粗糙度(Rz)的发动机缸孔壁。在一个实施例中，具有相对粗糙的切削刃152的切削刀片150可以在上述内插铣削过程中使用以在珩磨之前产生相对粗糙的铣削的发动机缸孔。相对粗糙的切削刃152可以仅在最终铣削道次或转中使用以产生用于珩磨的较粗糙的表面。然而，切削刃152也可以用于最终道次之前的任何或所有铣削道次。
纹理切削刃152在图13中示出为具有大致正弦形状或轮廓，然而，可以使用产生所公开的表面粗糙度的任何合适的轮廓。参照图14A至图14D，示出了纹理切削刃的形状或轮廓的若干示例。图14A示出了正弦轮廓160，图14B示出了方波轮廓162，图14C示出了三角波轮廓164，图14D示出了锯齿波轮廓166。可以利用这些轮廓中的一个或更多个来产生切削刀片的切削刃，并且不同的切削刀片可以具有不同轮廓的切削刃。虽然轮廓160至166以示意性、理想化的形式示出，但是轮廓形状可以是不太精确和更笼统的。
在一个实施例中，被构造为接触相同区域(例如，发动机缸孔中的一定高度或高度范围)的切削刃的轮廓可以具有交错或偏移的峰和谷。峰可以指高于表面粗糙度的平均值的突起，谷可以指低于表面粗糙度的平均值的凹陷。因此，通过切削刃轮廓的峰和谷的交错，可在所得到的表面中形成较不极端的表面变化。例如，如果切削刀片布置成列且每列具有相同数量的刀片，则列中位于相同高度或位置的至少两个刀片(例如，自顶部起第三个刀片)可以具有偏移或交错的峰和谷。
可以使用任何合适的方法产生具有相对粗糙的切削刃的切削刀片。切削刃可以最初形成为具有增加的表面粗糙度或表面轮廓，或者可以在稍后的步骤中提供增加的粗糙度或轮廓。如果在稍后的步骤中提供增加的粗糙度或轮廓，则可以使用任何合适的工艺产生增加的粗糙度。在一个实施例中，增加的粗糙度可以通过电火花加工(EDM)产生，EDM也可以称为电火花腐蚀或其它名称。EDM通常涉及在工具电极和工件电极之间的一系列快速循环的电流放电，工具电极和工件电极由电介质液体分离并受电压影响。当电极靠近在一起时，电极之间的电场变得大于电介质的强度，电介质破坏并允许电流流动并且材料从两个电极被去除。为了产生特定的轮廓或几何形状，可以沿着非常靠近工件(例如，切削刃)的期望路径引导EDM工具。
也可使用其它“非机械”方法来产生表面粗糙度和/或轮廓，例如电化学加工(ECM)、水射流切削或激光切削。然而，也可以使用机械方法，例如用磨轮研磨或用磨刷抛光。可以用对应于切削刃的期望粗糙度的磨粒尺寸(例如至少5μm、7.5μm、10μm、12μm或15μm)来研磨或抛光切削刃。在一个实施例中，可以用磨粒尺寸为至少5μm、7.5μm、10μm、12μm或15μm的金刚石磨轮对切削刃进行侧面抛光/研磨。
除对切削刀片的切削刃进行粗糙化或纹理化以产生更粗糙的发动机缸孔壁之外或作为替代，刀片可以是有角度的或倾斜的以提供相同或相似的结果(例如，更大的粗糙度)。参照图15，有角度的铣削切削刀片170被示出为连接到刀体172。有角度的刀片170可以具有切削刃174，其具有相对于刀体172的纵向轴线176倾斜的定向(例如，不平行或垂直)。连接到刀体172的切削刀片中的一个或更多个(例如所有的切削刀片)可以具有有角度的切削刀片。因此，当刀体围绕纵向轴线176旋转时，切削刃174可以沿着切削刃的高度去除不同量的材料，产生更大的表面粗糙度。
在一个实施例中，切削刃174的角度或倾斜度可表示为阶梯高度178，其被限定为从切削刃的一端到另一端的切削半径的差异(例如，如图15所示)。阶梯高度可以被配置为形成如上所述的纹理刀片的平均表面粗糙度(Rz)(例如，至少5μm、10μm等)。在一个实施例中，阶梯高度可以为至少5μm、7.5μm、10μm、15μm、20μm、25μm或30μm。例如，阶梯高度可以是5至30μm或其中的任何子范围，诸如7至25μm、7至20μm、7至15μm、10至20μm或12至20μm。虽然有角度的刀片170被示出为顶部切削半径大于底部切削半径，但是其构造也可以是相反的。在一个实施例中，每个切削刀片(或每个具有阶梯高度的切削刀片)可以具有相同的阶梯高度。然而，在一些实施例中，可以存在具有多个不同的阶梯高度的刀片。
在另一实施例中，切削刃174的角度或倾斜度可以被表示为偏移角180，偏移角180被限定为从刀体的纵向轴线176(例如，从垂直方向)偏移的角度。如图15所示，偏移角可以被放大以便于观看。类似于阶梯高度，偏移角180可以被配置为形成如上所述的纹理刀片的平均表面粗糙度(Rz)(例如，至少5μm、10μm等)。在一个实施例中，偏移角180可以是0.01至0.5度或其中的任何子范围。例如，偏移角180可以是0.01至0.3度、0.01至0.2度、0.03至0.2度或0.05至0.1度。在一个实施例中，每个切削刀片(或每个具有偏移的切削刀片)可以具有相同的偏移角。然而，在一些实施例中，可以存在具有多个不同的偏移角的刀片。
可以使用任何合适的机构来偏移或产生切削刃174中的阶梯高度。在图15所示的实施例中，示出了与参照图9和图10示出和描述的机构类似的机构。然而，图15中的机构可以具有两个调整螺钉182，而不是一个。调整螺钉182可以被间隔开并且都可以是锥形的，使得它们在顶部具有较大的直径并且在底部具有较小的直径。调整螺钉182可以被刀体172中的螺纹部分容纳并且可以邻近于调整构件184。调整构件184可以被设置为邻近于切削刀片170并且被构造为接触调整螺钉182。调整构件184可以形成为邻近于切削刀片170的壁并且可以接触切削刀片170的侧面。
类似于上述的单螺钉构造，可以经由调整螺钉182的旋转通过调整构件184(例如，壁)的运动来机械地调节切削刀片170的偏移。在经由紧固件将切削刀片170固定到刀体172的附连表面之前，可以旋转调整螺钉182使得它们更深地拧入到刀体172的螺纹部分中，或者使得它们从螺纹部分旋出或拧松。当每个调整螺钉182拧得更深时，螺钉的锥形直径部分接触并推动调整构件184，使得其径向向外挠曲。当调整螺钉182被拧松或松开时，螺钉的锥形直径部分停止向调整构件184施加力或施加较小的力，并且调整构件184可以松弛或部分地或完全地返回到其非挠曲位置。
因此，通过将每个调整螺钉182调整到不同的深度或者为了使调整构件184沿着其长度挠曲不同的量，切削刀片170可以在整个附连表面上平移以调整切削刀片170的角度或偏移。该调整可以是可控的和可重复的。例如，可以基于每个调整螺钉182的旋转数(例如，向内或向外)递增地控制角度/偏移。虽然图15示出了角度/偏移调整机构的示例，但是可以使用可控地且可靠地改变切削刀片的角度/偏移的任何合适的调整机构。
所公开的用于形成发动机缸孔的铣削方法(例如，与镗孔相比)可以缩短周期时间、增加灵活性、降低工具成本并减少工具和机加工设备以及其它好处。可以在镗孔目前花费的时间的一部分时间内铣削发动机缸孔，例如，对于三道次铣削工艺来说小于15秒，或者对于两道次铣削工艺来说小于10秒。这可以缩短周期时间并且允许利用较少设备得到较高生产量或使用较少设备得到类似生产量。在产生缸孔时对于多个不同的缸孔几何形状，每个铣削道次可以使用相同的铣削工具。因此，铣削过程比镗孔更加灵活，而对于每个精确的缸孔直径，镗孔需要单独的工具。通过大幅减少所需的工具的数量，这种增加的灵活性可以允许明显减少多个发动机缸体设计的工具成本。因此，较大的灵活性和较少的工具可以允许较少的机加工中心来产生相同数量的发动机缸体构造。铣削与改进的粗珩磨工艺结合还可以消除精镗所需的闭环后处理测量和直径调整头。此外，铣削可以干式进行，而镗孔需要应用大容量的温度受控的冷却剂。
所公开的可调整的刀片铣削工具和/或有角度的或倾斜的切削刀片可以用在所公开的铣削工艺中，但是它们不是必需的。可调整的刀片可允许减小或消除铣削工艺期间可能产生的锥度。这可以通过减小消除锥度并产生圆柱形缸孔所必需的珩磨力和/或油石磨粒尺寸而便于铣削工艺中的粗珩磨步骤。有角度的切削刀片还可以通过在最终铣削道次期间增加发动机缸孔的表面粗糙度而使得粗珩磨步骤更容易地进行。这可以允许在粗珩磨期间珩磨力减小。在此公开的铣削工艺和工具可用于形成发动机缸孔，然而，它们也可适用于形成用于任何应用的任何大致呈圆柱形的开口。
虽然以上描述了示例性实施例，但并不意味着这些实施例描述了本发明的所有可能的形式。更确切地，说明书中使用的词语是描述性词语而不是限制性词语，并且可以理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种改变。此外，各个实施的实施例的特征可以组合以形成本发明的进一步的实施例。

Claims (10)

1.一种铣削工具，包括：
伸长的主体，具有纵向轴线；和
多个切削刀片，每个切削刀片具有切削刃和切削半径，所述多个切削刀片连接到伸长的所述主体并沿纵向轴线间隔开，
其中，所述多个切削刀片中的一个或更多个在第一切削半径和第二切削半径之间是机械可调的。
2.根据权利要求1所述的铣削工具，其中，第一切削半径和第二切削半径之间的差为至少10μm。
3.根据权利要求1所述的铣削工具，其中，所述一个或更多个机械可调的切削刀片固定到所述主体上的附连表面。
4.根据权利要求3所述的铣削工具，其中，所述一个或更多个机械可调的切削刀片被构造为在整个附连表面上平移。
5.根据权利要求1所述的铣削工具，其中，所述一个或更多个机械可调的切削刀片附连到套筒，所述套筒附连到所述伸长的主体。
6.根据权利要求1所述的铣削工具，其中，所述多个切削刀片中的所有切削刀片在第一切削半径和第二切削半径之间是机械可调的，第一切削半径和第二切削半径之间的差为至少10μm。
7.根据权利要求1所述的铣削工具，其中，所述多个切削刀片沿纵向轴线跨越至少100mm。
8.根据权利要求1所述的铣削工具，其中，所述多个切削刀片布置成至少两列，且每个切削刀片在第一切削半径和第二切削半径之间是机械可调的。
9.根据权利要求1所述的铣削工具，其中，所述多个切削刀片中的一个或更多个在多个位置之间是机械地和递增地可调的。
10.一种铣削工具，包括：
伸长的主体，具有纵向轴线；和
多个切削刀片，连接到伸长的所述主体并沿纵向轴线间隔开，所述多个切削刀片包括具有第一切削半径的可平移的第一切削刀片和具有第二切削半径的可平移的第二切削刀片，
第一切削半径与第二切削半径相差至少10μm。
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