CN108555696A - 活塞销孔超精密加工专用设备及其加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种活塞销孔超精密加工专用设备及其加工工艺，其中，设备包括：机床床身；第一过桥支架和第二过桥支架，固定安装于机床床身上；亚微米加工主轴和镗孔主轴同侧相邻设置，固定安装于第一过桥支架或第二过桥支架上；穿销定位机构，固定安装于第一过桥支架或第二过桥支架上，穿销定位机构与亚微米加工主轴、镗孔主轴对侧设置，穿销定位机构上设有定位销；Z轴向滑台机构，固定安装于机床床身上；X轴向滑台机构，固定安装于Z轴向滑台机构上；夹紧定位工装机构，固定安装于X轴向滑台机构上。通过本发明的技术方案，提高了活塞销孔的表面质量、机械性能、耐磨性以及异型线的规整度，提升了活塞产品质量，设备的整体性能可靠性高。

Description

活塞销孔超精密加工专用设备及其加工工艺

技术领域

本发明涉及活塞机械加工技术领域，具体而言，涉及一种活塞销外圆表面超精密加工专用设备和一种活塞销外圆表面超精密加工工艺。

背景技术

发动机运动过程中，活塞顶部将承受的力通过活塞销孔传给活塞销和连杆。活塞销孔在高温条件下承受周期性冲击负荷，且由于活塞销孔和活塞销内摆动角度不大，难以形成润滑油膜，因此润滑条件较差。同时，活塞销孔的工作条件为承受压比大，变形不协调。为此，活塞销孔必须有足够高的机械强度和耐磨性，以及良好的表面质量。

随着发动机国Ⅴ、国Ⅵ标准的发布，对发动机活塞销孔的加工要求越来越高。在活塞销孔机械强度和耐磨性不断提高的情况下，保证其表明质量和异型线的规整度极为困难。

相关技术中，活塞销孔的加工制造过程为热处理、粗镗销孔以及精镗销孔，一方面，定位精确度不高，容易造成活塞顶部以及活塞销孔的划伤，另一方面，难以实现活塞异型销孔的加工，活塞销孔的质量难以满足现在汽车行业不断发展的需求。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提供一种活塞销孔超精密加工专用设备。

本发明的另一个目的在于提供一种活塞销孔超精密加工工艺。

为了实现上述目的，本发明的技术方案提供了一种活塞销孔超精密加工专用设备，包括：机床床身；第一过桥支架和第二过桥支架，固定安装于机床床身上，第一过桥支架和第二过桥支架间隔设置；亚微米加工主轴和镗孔主轴同侧相邻设置，固定安装于第一过桥支架或第二过桥支架上；穿销定位机构，固定安装于第一过桥支架或第二过桥支架上，穿销定位机构与亚微米加工主轴、镗孔主轴对侧设置，穿销定位机构上设有定位销；Z轴向滑台机构，固定安装于机床床身上；X轴向滑台机构，固定安装于Z轴向滑台机构上，Z轴向滑台机构带动X轴向滑台机构在Z轴向运动；夹紧定位工装机构，固定安装于X轴向滑台机构上，X轴向滑台机构带动夹紧定位工装机构在X轴向运动，夹紧定位工装机构用于容纳待加工活塞。

本方案中，通过固定安装于机床床身上的第一过桥支架和第二过桥支架，第一过桥支架和第二过桥支架间隔设置，可以提高安装空间，有利于在比较小的机床床身上容纳更多的机构，使得活塞销孔超精密加工专用设备的体积更小，内置机构更加紧凑，通过亚微米加工主轴和镗孔主轴同侧相邻设置，固定安装于第一过桥支架或第二过桥支架上，有利于实现将镗孔功能和亚微米加工功能相结合，有利于实现异型销孔的加工，提高了活塞销孔的表面质量、机械性能、耐磨性以及异型线的规整度，通过固定安装于第一过桥支架或第二过桥支架上穿销定位机构，穿销定位机构与亚微米加工主轴、镗孔主轴对侧设置，穿销定位机构上设有定位销，有利于实现精确定位，满足镗孔功能和亚微米加工功能对定位精度的要求，通过固定安装于机床床身上的Z轴向滑台机构以及固定安装于Z轴向滑台机构上X轴向滑台机构，进一步有利于精确定位，满足镗孔功能和亚微米加工功能对定位精度的要求，通过固定安装于X轴向滑台机构上的夹紧定位工装机构可以容纳待加工活塞，使得待加工活塞可以随着Z轴向滑台机构以及X轴向滑台机构的滑动进行运动，从而实现镗孔以及亚微米加工过程中的精确定位，提升待加工活塞的放置稳定性，提升超声波纳米光整高频次敲击活塞的效果，提升活塞产品质量，而且本发明提出的活塞销孔超精密加工专用设备的整体性能可靠性高，经本发明提出的活塞销孔超精密加工专用设备加工后的活塞能够满足发动机国Ⅴ、国Ⅵ标准的活塞异型销孔加工要求，活塞异型销孔粗糙度提高了30％～50％，活塞异型销孔表面硬度提高了10％～20％，活塞异型销孔疲劳强度提高了20％左右，活塞异型销孔型线规整度提高了15％～30％，合格率提高了90％左右，加工效率提升了30％左右，质量稳定性提升了80％左右，而且降低了工作者劳保用品的投入，降低了工作者的工作强度，提升了自动化程度，具有巨大的社会效益和经济效益，适合当前汽车行业不断发展的需求。

具体地，待加工活塞放置于夹紧定位工装机构上，穿销定位机构带动定位销伸出进行定位，夹紧定位工装机构压紧待加工活塞的顶面，穿销定位机构带动定位销缩回，Z轴向滑台机构带动X轴向滑台机构在Z轴向运动以及X轴向滑台机构带动夹紧定位工装机构在X轴向运动，夹紧定位工装机构及其上放置的待加工活塞运动至与镗孔主轴对应位置，启动镗孔主轴，Z轴向滑台机构、X轴向滑台机构以及镗孔主轴联动进行精镗销孔，在精镗销孔完成之后，Z轴向滑台机构带动X轴向滑台机构在Z轴向运动以及X轴向滑台机构带动夹紧定位工装机构在X轴向运动，夹紧定位工装机构及其上放置的待加工活塞运动至与亚微米加工主轴对应位置，Z轴向滑台机构、X轴向滑台机构以及亚微米加工主轴联动进行活塞销孔亚微米加工。

优选地，定位销通过莫氏锥度安装于穿销定位机构上。

本方案中，定位销通过莫氏锥度安装于穿销定位机构上，稳固性较强。

优选地，定位销通过与待加工活塞的销孔之间的公差进行定位。

本方案中，定位销通过与待加工活塞的销孔之间的公差进行定位，定位精确性较高，有利于满足镗孔和亚微米加工对定位精度的要求，实现亚微米技术在活塞销孔加工过程中的利用，提升活塞销孔的表面质量、机械性能、耐磨性以及异型线的规整度。

优选地，夹紧定位工装机构包括:活塞止口定位构件，设于底部，用于容纳定位待加工活塞；活塞顶面压紧构件，高于活塞止口定位构件设置，活塞顶面压紧构件与活塞止口定位构件位于同一轴线上；动力缸，与活塞顶面压紧构件相连，待加工活塞置于活塞止口定位构件内定位后，动力缸驱动活塞顶面压紧构件运动压紧待加工活塞的顶面。

本方案中，通过设于底部的活塞止口定位构件可以来容纳定位待加工活塞，一方面，有利于提升活塞的放置稳定性，另一方面，有利于与穿销定位机构的定位销配合，实现活塞销孔的定位，提升定位精确度，通过高于活塞止口定位构件设置的活塞顶面压紧构件，活塞顶面压紧构件与活塞止口定位构件位于同一轴线上，可以在活塞放置在活塞止口定位构件内定位后，进行压紧，进一步提升了活塞的放置稳固性，有利于提升活塞销孔加工过程中的牢靠性，通过与活塞顶面压紧构件相连的动力缸为活塞顶面压紧构件的运动提供了动力，待加工活塞置于活塞止口定位构件内定位后，动力缸驱动活塞顶面压紧构件运动压紧待加工活塞的顶面，实现了活塞的稳固放置，有利于进一步提升加工过程中的牢靠性，提升产品质量。

优选地，动力缸包括但不限于气缸、液压缸。

优选地，还包括：亚微米加工主轴伺服电机，固定安装于机床床身上，与亚微米加工主轴依次通过同步带、同步带轮相连，用于驱动亚微米加工主轴。

本方案中，通过固定安装于机床床身上的亚微米加工主轴伺服电机与亚微米加工主轴依次通过同步带、同步带轮相连，可以驱动驱动亚微米加工主轴，为驱动亚微米加工主轴的转动提供了驱动力，结构简单，易于控制，占用体积小，驱动力能够满足需求。

优选地，Z轴向滑台机构通过直线导轨安装在机床床身上，Z轴向滑台机构由第一伺服电机驱动，第一伺服电机固定安装于机床床身上；X轴向滑台机构的滑台底部设有导轨导向，X轴向滑台机构由第二伺服电机驱动，第二伺服电机固定安装于机床床身上。

本方案中，通过Z轴向滑台机构通过直线导轨安装在机床床身上，Z轴向滑台机构由第一伺服电机驱动，第一伺服电机固定安装于机床床身上，使得Z轴向滑台机构能够比较稳定的滑动，且滑动轨迹可控制，占用体积小，驱动力能够满足需求，通过X轴向滑台机构的滑台底部设有导轨导向，X轴向滑台机构由第二伺服电机驱动，第二伺服电机固定安装于机床床身上，使得使得X轴向滑台机构能够比较稳定的滑动而且滑动轨迹可控制，占用体积小，驱动力能够满足需求，Z轴向滑台机构以及X轴向滑台机构相互配合能够实现360度立体全方位的位置移动，有利于夹紧定位工装机构的精确定位，提升加工产品质量。

优选地，待加工活塞设有异型销孔，镗孔主轴为异型镗孔主轴，定位销为菱形销。

本方案中，通过待加工活塞设有异型销孔，镗孔主轴为异型镗孔主轴，定位销为菱形销，可以实现活塞异型销孔的加工功能，而且能够很好的提高活塞异型销孔的表面质量、机械性能、耐磨性和异型线的规整度。

本发明的技术方案还提供了一种活塞销孔超精密加工工艺，包括：放置待加工活塞于夹紧定位工装机构的指定位置；控制穿销定位机构带动定位销伸出，定位销根据与活塞销孔之间的公差进行定位；控制夹紧定位工装机构压紧待加工活塞的顶面；控制穿销定位机构带动定位销缩回；控制Z轴向滑台机构、X轴向滑台机构带动夹紧定位工装机构和待加工活塞运动至镗孔主轴对应位置；启动镗孔主轴，Z轴向滑台机构、X轴向滑台机构以及镗孔主轴联动进行精镗销孔；当检测精镗销孔完成时，控制镗孔主轴停止转动以及控制Z轴向滑台机构、X轴向滑台机构带动夹紧定位工装机构和待加工活塞运动至亚微米加工主轴对应位置；启动亚微米加工主轴，Z轴向滑台机构、X轴向滑台机构以及亚微米加工主轴联动进行活塞销孔亚微米加工；当检测到活塞销孔亚微米加工完成时，控制亚微米加工主轴停止转动，自夹紧定位工装机构上取下已加工活塞。

本方案中，将镗孔功能和亚微米加工功能相结合，有利于实现异型销孔的加工，提高了活塞销孔的表面质量、机械性能、耐磨性以及异型线的规整度，控制控制穿销定位机构带动定位销伸出，定位销根据与活塞销孔之间的公差进行定位以及Z轴向滑台机构、X轴向滑台机构带动夹紧定位工装机构和待加工活塞运动，以及实现了精确定位，满足了镗孔和亚微米加工对于定位精度的需求，而且加工过程的稳定性、可靠性强，可重复性强，加工产品的质量好，采用本发明提出的加工工艺加工的活塞能够满足发动机国Ⅴ、国Ⅵ标准的活塞异型销孔加工要求，活塞异型销孔粗糙度提高了30％～50％，活塞异型销孔表面硬度提高了10％～20％，活塞异型销孔疲劳强度提高了20％左右，活塞异型销孔型线规整度提高了15％～30％，合格率提高了90％左右，加工效率提升了30％左右，质量稳定性提升了80％左右，而且降低了工作者劳保用品的投入，降低了工作者的工作强度，提升了自动化程度，具有巨大的社会效益和经济效益，适合当前汽车行业不断发展的需求。

优选地，待加工活塞为铸钢合金材质、铸铝合金材质中的至少一种。

本方案中，待加工活塞为铸钢合金材质、铸铝合金材质中的至少一种，本发明提出的活塞销孔超精密加工工艺适用于多种材质的活塞的加工。

通过以上技术方案，结合镗孔主轴和亚微米加工主轴等，实现了将镗孔功能和亚微米加工功能相结合在加工过程中由超声波纳米光整高频次敲击活塞销孔，提升了活塞销孔的表面质量、机械性能、耐磨性以及异型线的规整度，采用穿销定位机构、Z轴向滑台机构以及X轴向滑台机构等实现了在镗孔以及亚微米加工过程中的精确定位，能够满足满足镗孔功能和亚微米加工功能对定位精度的要求，提升了加工产品质量，而且设备的整体性能可靠性高。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1示出了根据本发明的一个实施例的活塞销孔超精密加工专用设备的结构示意图；

图2示出了图1中的活塞销孔超精密加工专用设备的俯视图；

图3示出了图1中的活塞销孔超精密加工专用设备的主视图；

图4示出了根据本发明的一个实施例的活塞销孔超精密加工专用设备的加工产品活塞的结构示意图；

图5示出了图4中的活塞的剖视图，

其中，图1至图5中附图标记与部件之间的对应关系为：

102机床床身；104第一过桥支架，106第二过桥支架，108亚微米加工主轴，110镗孔主轴，112穿销定位机构，1122定位销，114Z轴向滑台机构，116X轴向滑台机构，118夹紧定位工装机构，1182活塞止口定位构件，1184活塞顶面压紧构件，1186动力缸，120亚微米加工主轴伺服电机，122同步带，124同步带轮，202活塞，2022异型销孔。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1至图5所示，根据本发明的实施例的活塞销孔超精密加工专用设备，包括：机床床身102；第一过桥支架104和第二过桥支架106，固定安装于机床床身102上，第一过桥支架104和第二过桥支架106间隔设置；亚微米加工主轴108和镗孔主轴110同侧相邻设置，固定安装于第一过桥支架104或第二过桥支架106上；穿销定位机构112，固定安装于第一过桥支架104或第二过桥支架106上，穿销定位机构112与亚微米加工主轴108、镗孔主轴110对侧设置，穿销定位机构112上设有定位销1122；Z轴向滑台机构114，固定安装于机床床身102上；X轴向滑台机构116，固定安装于Z轴向滑台机构114上，Z轴向滑台机构114带动X轴向滑台机构116在Z轴向运动；夹紧定位工装机构118，固定安装于X轴向滑台机构116上，X轴向滑台机构116带动夹紧定位工装机构118在X轴向运动，夹紧定位工装机构118用于容纳待加工活塞202。

本实施例中，通过固定安装于机床床身102上的第一过桥支架104和第二过桥支架106，第一过桥支架104和第二过桥支架106间隔设置，可以提高安装空间，有利于在比较小的机床床身102上容纳更多的机构，使得活塞销孔超精密加工专用设备的体积更小，内置机构更加紧凑，通过亚微米加工主轴108和镗孔主轴110同侧相邻设置，固定安装于第一过桥支架104或第二过桥支架106上，有利于实现将镗孔功能和亚微米加工功能相结合，有利于实现异型销孔2022的加工，提高了活塞销孔的表面质量、机械性能、耐磨性以及异型线的规整度，通过固定安装于第一过桥支架104或第二过桥支架106上穿销定位机构112，穿销定位机构112与亚微米加工主轴108、镗孔主轴110对侧设置，穿销定位机构112上设有定位销1122，有利于实现精确定位，满足镗孔功能和亚微米加工功能对定位精度的要求，通过固定安装于机床床身102上的Z轴向滑台机构114以及固定安装于Z轴向滑台机构114上X轴向滑台机构116，进一步有利于精确定位，满足镗孔功能和亚微米加工功能对定位精度的要求，通过固定安装于X轴向滑台机构116上的夹紧定位工装机构118可以容纳待加工活塞202，使得待加工活塞202可以随着Z轴向滑台机构114以及X轴向滑台机构116的滑动进行运动，从而实现镗孔以及亚微米加工过程中的精确定位，提升待加工活塞202的放置稳定性，提升超声波纳米光整高频次敲击活塞202的效果，提升活塞202产品质量，而且本发明提出的活塞销孔超精密加工专用设备的整体性能可靠性高，经本发明提出的活塞销孔超精密加工专用设备加工后的活塞202能够满足发动机国Ⅴ、国Ⅵ标准的活塞异型销孔2022加工要求，活塞异型销孔2022粗糙度提高了30％～50％，活塞异型销孔2022表面硬度提高了10％～20％，活塞异型销孔2022疲劳强度提高了20％左右，活塞异型销孔2022型线规整度提高了15％～30％，合格率提高了90％左右，加工效率提升了30％左右，质量稳定性提升了80％左右，而且降低了工作者劳保用品的投入，降低了工作者的工作强度，提升了自动化程度，具有巨大的社会效益和经济效益，适合当前汽车行业不断发展的需求。

具体地，待加工活塞202放置于夹紧定位工装机构118上，穿销定位机构112带动定位销1122伸出进行定位，夹紧定位工装机构118压紧待加工活塞202的顶面，穿销定位机构112带动定位销1122缩回，Z轴向滑台机构114带动X轴向滑台机构116在Z轴向运动以及X轴向滑台机构116带动夹紧定位工装机构118在X轴向运动，夹紧定位工装机构118及其上放置的待加工活塞202运动至与镗孔主轴110对应位置，启动镗孔主轴110，Z轴向滑台机构114、X轴向滑台机构116以及镗孔主轴110联动进行精镗销孔，在精镗销孔完成之后，Z轴向滑台机构114带动X轴向滑台机构116在Z轴向运动以及X轴向滑台机构116带动夹紧定位工装机构118在X轴向运动，夹紧定位工装机构118及其上放置的待加工活塞202运动至与亚微米加工主轴108对应位置，Z轴向滑台机构114、X轴向滑台机构116以及亚微米加工主轴108联动进行活塞销孔亚微米加工。

需要说明的是，可以为亚微米加工主轴108和镗孔主轴110均安装在第一过桥支架104上，穿销定位机构112安装在第二过桥支架106上；还可以为穿销定位机构112安装在第一过桥支架104上，亚微米加工主轴108和镗孔主轴110均安装在第二过桥支架106上；亚微米加工主轴108和镗孔主轴110相邻设置，位置可以互换；穿销定位机构112由气缸或者液缸驱动。

如图1至图3所示，定位销1122通过莫氏锥度安装于穿销定位机构112上。

本实施例中，定位销1122通过莫氏锥度安装于穿销定位机构112上，稳固性较强。

定位销1122通过与待加工活塞202的销孔之间的公差进行定位。

本实施例中，定位销1122通过与待加工活塞202的销孔之间的公差进行定位，定位精确性较高，有利于满足镗孔和亚微米加工对定位精度的要求，实现亚微米技术在活塞销孔加工过程中的利用，提升活塞销孔的表面质量、机械性能、耐磨性以及异型线的规整度。

如图1至图3所示，夹紧定位工装机构118包括:活塞202止口定位构件1182，设于底部，用于容纳定位待加工活塞202；活塞202顶面压紧构件1184，高于活塞202止口定位构件1182设置，活塞202顶面压紧构件1184与活塞202止口定位构件1182位于同一轴线上；动力缸1186，与活塞202顶面压紧构件1184相连，待加工活塞202置于活塞202止口定位构件1182内定位后，动力缸1186驱动活塞202顶面压紧构件1184运动压紧待加工活塞202的顶面。

本实施例中，通过设于底部的活塞202止口定位构件1182可以来容纳定位待加工活塞202，一方面，有利于提升活塞202的放置稳定性，另一方面，有利于与穿销定位机构112的定位销1122配合，实现活塞销孔的定位，提升定位精确度，通过高于活塞202止口定位构件1182设置的活塞202顶面压紧构件1184，活塞202顶面压紧构件1184与活塞202止口定位构件1182位于同一轴线上，可以在活塞202放置在活塞202止口定位构件1182内定位后，进行压紧，进一步提升了活塞202的放置稳固性，有利于提升活塞销孔加工过程中的牢靠性，通过与活塞202顶面压紧构件1184相连的动力缸1186为活塞202顶面压紧构件1184的运动提供了动力，待加工活塞202置于活塞202止口定位构件1182内定位后，动力缸1186驱动活塞202顶面压紧构件1184运动压紧待加工活塞202的顶面，实现了活塞202的稳固放置，有利于进一步提升加工过程中的牢靠性，提升产品质量。

动力缸1186包括但不限于气缸、液压缸。

如图1至图3所示，活塞销孔超精密加工专用设备还包括：亚微米加工主轴伺服电机120，固定安装于机床床身102上，与亚微米加工主轴108依次通过同步带122、同步带轮124相连，用于驱动亚微米加工主轴108。

本实施例中，通过固定安装于机床床身102上的亚微米加工主轴伺服电机120与亚微米加工主轴108依次通过同步带122、同步带轮124相连，可以驱动驱动亚微米加工主轴108，为驱动亚微米加工主轴108的转动提供了驱动力，结构简单，易于控制，占用体积小，驱动力能够满足需求。

Z轴向滑台机构114通过直线导轨安装在机床床身102上，Z轴向滑台机构114由第一伺服电机驱动，第一伺服电机固定安装于机床床身102上；X轴向滑台机构116的滑台底部设有导轨导向，X轴向滑台机构116由第二伺服电机驱动，第二伺服电机固定安装于机床床身102上。

本实施例中，通过Z轴向滑台机构114通过直线导轨安装在机床床身102上，Z轴向滑台机构114由第一伺服电机驱动，第一伺服电机固定安装于机床床身102上，使得Z轴向滑台机构114能够比较稳定的滑动，且滑动轨迹可控制，占用体积小，驱动力能够满足需求，通过X轴向滑台机构116的滑台底部设有导轨导向，X轴向滑台机构116由第二伺服电机驱动，第二伺服电机固定安装于机床床身102上，使得使得X轴向滑台机构116能够比较稳定的滑动而且滑动轨迹可控制，占用体积小，驱动力能够满足需求，Z轴向滑台机构114以及X轴向滑台机构116相互配合能够实现360度立体全方位的位置移动，有利于夹紧定位工装机构118的精确定位，提升加工产品质量。

待加工活塞202设有异型销孔2022，镗孔主轴110为异型镗孔主轴110，定位销1122为菱形销。

本实施例中，通过待加工活塞202设有异型销孔2022，镗孔主轴110为异型镗孔主轴110，定位销1122为菱形销，可以实现活塞异型销孔2022的加工功能，而且能够很好的提高活塞异型销孔2022的表面质量、机械性能、耐磨性和异型线的规整度。

待加工活塞有没有异型销孔均适用。

本发明的技术实施例还提供了一种活塞销孔超精密加工工艺，包括：

S1，放置待加工活塞于夹紧定位工装机构的指定位置；

S2，控制穿销定位机构带动定位销伸出，定位销根据与活塞销孔之间的公差进行定位；

S3，控制夹紧定位工装机构压紧待加工活塞的顶面；

S4，控制穿销定位机构带动定位销缩回；

S5，控制Z轴向滑台机构、X轴向滑台机构带动夹紧定位工装机构和待加工活塞运动至镗孔主轴对应位置；

S6，启动镗孔主轴，Z轴向滑台机构、X轴向滑台机构以及镗孔主轴联动进行精镗销孔；

S7，当检测精镗销孔完成时，控制镗孔主轴停止转动以及控制Z轴向滑台机构、X轴向滑台机构带动夹紧定位工装机构和待加工活塞运动至亚微米加工主轴对应位置；

S8，启动亚微米加工主轴，Z轴向滑台机构、X轴向滑台机构以及亚微米加工主轴联动进行活塞销孔亚微米加工；

S9，当检测到活塞销孔亚微米加工完成时，控制亚微米加工主轴停止转动，自夹紧定位工装机构上取下已加工活塞。

本实施例中，将镗孔功能和亚微米加工功能相结合，有利于实现异型销孔的加工，提高了活塞销孔的表面质量、机械性能、耐磨性以及异型线的规整度，控制控制穿销定位机构带动定位销伸出，定位销根据与活塞销孔之间的公差进行定位以及Z轴向滑台机构、X轴向滑台机构带动夹紧定位工装机构和待加工活塞运动，以及实现了精确定位，满足了镗孔和亚微米加工对于定位精度的需求，而且加工过程的稳定性、可靠性强，可重复性强，加工产品的质量好，采用本发明提出的加工工艺加工的活塞能够满足发动机国Ⅴ、国Ⅵ标准的活塞异型销孔加工要求，活塞异型销孔粗糙度提高了30％～50％，活塞异型销孔表面硬度提高了10％～20％，活塞异型销孔疲劳强度提高了20％左右，活塞异型销孔型线规整度提高了15％～30％，合格率提高了90％左右，加工效率提升了30％左右，质量稳定性提升了80％左右，而且降低了工作者劳保用品的投入，降低了工作者的工作强度，提升了自动化程度，具有巨大的社会效益和经济效益，适合当前汽车行业不断发展的需求。

待加工活塞为铸钢合金材质、铸铝合金材质中的至少一种。

本实施例中，待加工活塞为铸钢合金材质、铸铝合金材质中的至少一种，本发明提出的活塞销孔超精密加工工艺适用于多种材质的活塞的加工。

以上结合附图详细说明了本发明的技术方案，本发明提出了一种活塞销孔超精密加工专用设备和一种活塞销孔超精密加工工艺，通过结合镗孔主轴和亚微米加工主轴等，实现了将镗孔功能和亚微米加工功能相结合在加工过程中由超声波纳米光整高频次敲击活塞销孔，提升了活塞销孔的表面质量、机械性能、耐磨性以及异型线的规整度，采用穿销定位机构、Z轴向滑台机构以及X轴向滑台机构等实现了在镗孔以及亚微米加工过程中的精确定位，能够满足满足镗孔功能和亚微米加工功能对定位精度的要求，提升了加工产品质量，而且设备的整体性能可靠性高。

在本发明中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种活塞销孔超精密加工专用设备，其特征在于，包括：

机床床身；

第一过桥支架和第二过桥支架，固定安装于所述机床床身上，所述第一过桥支架和所述第二过桥支架间隔设置；

亚微米加工主轴和镗孔主轴同侧相邻设置，固定安装于所述第一过桥支架或所述第二过桥支架上；

穿销定位机构，固定安装于所述第一过桥支架或所述第二过桥支架上，所述穿销定位机构与所述亚微米加工主轴、所述镗孔主轴对侧设置，所述穿销定位机构上设有定位销；

Z轴向滑台机构，固定安装于所述机床床身上；

X轴向滑台机构，固定安装于所述Z轴向滑台机构上，所述Z轴向滑台机构带动所述X轴向滑台机构在Z轴向运动；

夹紧定位工装机构，固定安装于所述X轴向滑台机构上，所述X轴向滑台机构带动所述夹紧定位工装机构在X轴向运动，所述夹紧定位工装机构用于容纳待加工活塞，

其中，所述待加工活塞放置于所述夹紧定位工装机构上，所述穿销定位机构带动所述定位销伸出进行定位，所述夹紧定位工装机构压紧所述待加工活塞的顶面，所述穿销定位机构带动所述定位销缩回，所述Z轴向滑台机构带动所述X轴向滑台机构在Z轴向运动以及所述X轴向滑台机构带动所述夹紧定位工装机构在X轴向运动，所述夹紧定位工装机构及其上放置的所述待加工活塞运动至与所述镗孔主轴对应位置，启动所述镗孔主轴，所述Z轴向滑台机构、所述X轴向滑台机构以及所述镗孔主轴联动进行精镗销孔，在所述精镗销孔完成之后，所述Z轴向滑台机构带动所述X轴向滑台机构在Z轴向运动以及所述X轴向滑台机构带动所述夹紧定位工装机构在X轴向运动，所述夹紧定位工装机构及其上放置的所述待加工活塞运动至与所述亚微米加工主轴对应位置，所述Z轴向滑台机构、所述X轴向滑台机构以及所述亚微米加工主轴联动进行活塞销孔亚微米加工。

2.根据权利要求1所述的活塞销孔超精密加工专用设备，其特征在于，

所述定位销通过莫氏锥度安装于所述穿销定位机构上。

3.根据权利要求2所述的活塞销孔超精密加工专用设备，其特征在于，

所述定位销通过与所述待加工活塞的销孔之间的公差进行定位。

4.根据权利要求3所述的活塞销孔超精密加工专用设备，其特征在于，所述夹紧定位工装机构包括:

活塞止口定位构件，设于底部，用于容纳定位所述待加工活塞；

活塞顶面压紧构件，高于所述活塞止口定位构件设置，所述活塞顶面压紧构件与所述活塞止口定位构件位于同一轴线上；

动力缸，与所述活塞顶面压紧构件相连，所述待加工活塞置于所述活塞止口定位构件内定位后，所述动力缸驱动所述活塞顶面压紧构件运动压紧所述待加工活塞的顶面。

5.根据权利要求4所述的活塞销孔超精密加工专用设备，其特征在于，

所述动力缸包括但不限于气缸、液压缸。

6.根据权利要求5所述的活塞销孔超精密加工专用设备，其特征在于，还包括：

亚微米加工主轴伺服电机，固定安装于所述机床床身上，与所述亚微米加工主轴依次通过同步带、同步带轮相连，用于驱动所述亚微米加工主轴。

7.根据权利要求6所述的活塞销孔超精密加工专用设备，其特征在于，

所述Z轴向滑台机构通过直线导轨安装在所述机床床身上，所述Z轴向滑台机构由第一伺服电机驱动，所述第一伺服电机固定安装于所述机床床身上；

所述X轴向滑台机构的滑台底部设有导轨导向，所述X轴向滑台机构由第二伺服电机驱动，所述第二伺服电机固定安装于所述机床床身上。

8.根据权利要求7所述的活塞销孔超精密加工专用设备，其特征在于，

所述待加工活塞设有异型销孔，所述镗孔主轴为异型镗孔主轴，所述定位销为菱形销。

9.一种活塞销孔超精密加工工艺，其特征在于，包括：

放置待加工活塞于夹紧定位工装机构的指定位置；

控制穿销定位机构带动定位销伸出，所述定位销根据与活塞销孔之间的公差进行定位；

控制夹紧定位工装机构压紧所述待加工活塞的顶面；

控制所述穿销定位机构带动所述定位销缩回；

控制Z轴向滑台机构、X轴向滑台机构带动所述夹紧定位工装机构和所述待加工活塞运动至镗孔主轴对应位置；

启动所述镗孔主轴，所述Z轴向滑台机构、所述X轴向滑台机构以及所述镗孔主轴联动进行精镗销孔；

当检测所述精镗销孔完成时，控制所述镗孔主轴停止转动以及控制所述Z轴向滑台机构、所述X轴向滑台机构带动所述夹紧定位工装机构和所述待加工活塞运动至亚微米加工主轴对应位置；

启动所述亚微米加工主轴，所述Z轴向滑台机构、所述X轴向滑台机构以及所述亚微米加工主轴联动进行活塞销孔亚微米加工；

当检测到所述活塞销孔亚微米加工完成时，控制所述亚微米加工主轴停止转动，自所述夹紧定位工装机构上取下已加工活塞。

10.根据权利要求9所述的活塞销孔超精密加工工艺，其特征在于，

所述待加工活塞为铸钢合金材质、铸铝合金材质中的至少一种。