CN110394607B - 一种改善缸套材料切削性能的工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改善缸套材料切削性能的工艺，对缸套内孔采用打磨设备进行打磨处理，将缸套插入固定板开设的插孔中，并通过支撑架支撑，然后驱动气缸，通过活塞杆带动夹板将缸套固定；启动第二伺服电机工作，通过第二转轴带动齿轮转动，齿轮与齿条啮合连接，进而带动第一滑块在第一滑轨上下滑动，与第三滑轨协同作用，从而调节横梁的高度；本发明在缸套粗车内圆后，通过驱动电机带动偏心轮转动，进而带动打磨辊上下移动，对缸套内圆进行振打和滚压，既提高了内圆表面的尺寸精度，又能消除残余的铸造应力和粗加工应力，达到改善后期客户精加工切削性能的目的。
Description
技术领域
本发明涉及缸套切削加工技术领域，具体涉及一种改善缸套材料切削性能的工艺。
背景技术
气缸套是发动机的关键零件之一，气缸套的工艺流程直接影响着气缸套的性能、成本和技术指标。
专利申请号为201410394010.8，专利名称为一种钢质缸套工艺流程，其技术方案为：将选择好的低碳无缝钢管下料→拉伸→切总长→翻边→粗磨外圆→粗磨内圆→车外圆止口→镗内孔→精磨外圆→精珩磨内孔→车上、下止口→翻边→滚边→内孔镀铬→超精珩磨内孔→外圆抛光；其采用低碳无缝钢管作为材料；但在生产实践中，即使在同一条件下，缸套的石墨形态和基体组织并无差异的情况下，缸套在精加工时切削性能也有很大的差异。缸套铸造及粗加工过程中的残余应力对精加工的切削性能有很大影响。
发明内容
为了克服上述的技术问题，本发明的目的在于提供一种改善缸套材料切削性能的工艺，本发明在缸套粗车内圆后，通过驱动电机带动偏心轮转动，进而带动打磨辊上下移动，对缸套内圆进行振打和滚压，既提高了内圆表面的尺寸精度，又能消除残余的铸造应力和粗加工应力，达到改善后期客户精加工切削性能的目的。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种改善缸套材料切削性能的工艺，包括以下步骤：
1)选材加工：采用钢管或金属型湿涂料离心铸造工艺制备缸套铸件，随后将缸套铸件锯断成单个缸套毛坯并进行热处理；
2)精密加工：通过数控CNC车床、数控滑珩机床将缸套毛坯加工至图纸尺寸要求，其中：缸套的内径公差范围为：±0.01mm，缸套的外径公差范围为：±0.015mm，缸套的长度公差范围为：±0.10mm，缸套的形位公差范围为：圆度0.01-0.03mm、圆柱度：0.005-0.015mm；缸套的内表面粗糙度及平台网纹参数范围为：Rz:1.0-6.3um，Rpk:0.18-0.25um，Rk:0.125-0.4um，RVK:0.7-2.5um；
3)软氮化处理：将步骤2)加工后的缸套进行软氮化处理；
4)精车外圆；
5)精磨外圆；
6)研磨处理：对缸套内孔采用打磨设备进行打磨处理，将缸套插入固定板开设的插孔中，并通过支撑架支撑，然后驱动气缸，通过活塞杆带动夹板将缸套固定；启动第二伺服电机工作，通过第二转轴带动齿轮转动，齿轮与齿条啮合连接，进而带动第一滑块在第一滑轨上下滑动，与第三滑轨协同作用，从而调节横梁的高度；之后启动第一伺服电机，带动丝杆转动，通过第二滑块在滑槽中滑动，与第二滑轨协同作用，带动横梁水平移动，将打磨辊插入缸套中；最后启动第一驱动电机和第二驱动电机工作，第一驱动电机通过第一转轴带动固定板转动，进而带动缸套转动，第二驱动电机通过第二转轴带动偏心轮转动，进而带动打磨辊上下移动，进行振动打磨；
7)抛光：将打磨后的缸套内孔采用数控抛光机床进行抛光处理，以去除金属碎片、夹杂物。
作为本发明进一步的方案：所述软氮化处理的具体处理工艺如下：
a、预处理：选用RN-60-6K井式气体氮化炉，温度加热到570℃，放入缸套并密封氮化炉，并排出炉内废气，排气过程中不间断加入酒精，酒精通过炉盖上装有的有机液体滴注器滴入，酒精滴入量为100滴—120滴/分钟，加热促使缸套温度内外均匀，温度稳定在570℃，时间为50-70分钟；
b、氮化：废气排除干净后，炉内温度稳定在570℃，同时往氮化炉内每分钟加入100滴的酒精及每小时加入750升的氨气，并调整炉压进行氮化，炉壁上的U形压力计的压力水柱高度保持在30-40mm，氮化时间为5-6小时；
c、空冷：将炉压释放完成，将缸套放置在空地上，进行自然冷却；软氮化的缸套内外表面渗层深度≥0.20mm，表面硬度HV580-630。
作为本发明进一步的方案：步骤4)中精车外圆的步骤为：采用数控车床，加工余量2-3mm，分2-3次走刀，转速为1000-1500转/分，进给量为0.2-0.6毫米/转。
作为本发明进一步的方案：步骤5)中精磨外圆的步骤为：采用无芯磨床，加工余量0.02-0.08mm，分1-2次磨削，转速为1100-3000转/分，磨削速度为34-95米/秒。
作为本发明进一步的方案：步骤6)中打磨处理后缸套内孔的平台网纹参数达到Rz:2.5-4um，Rpk:≤0.18um，Rk:0.2-0.4um，Rvk:1.22-2.5um。
作为本发明进一步的方案：步骤7)中抛光处理后缸套内孔的粗糙度为Ra0.4-0.8，tp值为30-90％。
作为本发明进一步的方案：所述打磨设备的工作步骤为：将缸套插入固定板开设的插孔中，并通过支撑架支撑，然后驱动气缸，通过活塞杆带动夹板将缸套固定；启动第二伺服电机工作，通过第二转轴带动齿轮转动，齿轮与齿条啮合连接，进而带动第一滑块在第一滑轨上下滑动，与第三滑轨协同作用，从而调节横梁的高度；之后启动第一伺服电机，带动丝杆转动，通过第二滑块在滑槽中滑动，与第二滑轨协同作用，带动横梁水平移动，将打磨辊插入缸套中；最后启动第一驱动电机和第二驱动电机工作，第一驱动电机通过第一转轴带动固定板转动，进而带动缸套转动，第二驱动电机通过第二转轴带动偏心轮转动，进而带动打磨辊上下移动，进行振动打磨。
作为本发明进一步的方案：所述打磨设备包括底座，所述底座的顶部一端固定安装有支撑板，所述支撑板的一侧固定安装有第一驱动电机，所述第一驱动电机的输出轴与第一转轴连接，所述第一转轴穿过支撑板与固定板连接，所述固定板远离第一转轴的一侧中心处开设有用于缸套插入的插孔，所述插孔的四周呈圆周形安装有多个气缸，所述气缸的活塞杆固定安装有夹板，所述夹板呈圆弧形，且与固定板滑动连接，所述底座的顶部中心处固定安装有支撑架，所述支撑架上设置弧形块；
所述底座上开设有滑槽，所述滑槽的一侧固定安装有第一伺服电机，所述第一伺服电机的输出轴与丝杆连接，所述丝杆穿过滑槽的一侧和第二滑块且与滑槽的另一侧转动连接，所述第二滑块上固定安装有竖直的第三滑轨，所述第三滑轨上滑动连接有横梁，所述横梁远离第三滑轨的一端安装在第一滑块上，所述第一滑块设置在竖直的第一滑轨上，所述第一滑轨与第三滑轨平行设置，所述第一滑块的一侧固定安装有第二伺服电机，所述第二伺服电机的输出轴与第二转轴连接，所述第二转轴穿过第一滑块的一侧，且与第一滑块的另一侧转动连接，所述第二转轴上套接有齿轮，所述齿轮与第一滑轨上设置的齿条啮合连接；
所述第一滑轨与底座上嵌入安装的第二滑轨滑动连接，所述第二滑轨与滑槽平行设置；
所述横梁的一侧固定安装有第二驱动电机，所述第二驱动电机输出轴上固定安装有偏心轮，所述偏心轮与横梁通过轴承连接，所述偏心轮远离横梁的一侧固定安装有打磨辊，所述打磨辊伸入缸套进行打磨。
本发明的有益效果：
1、本发明在缸套粗车内圆后，通过驱动电机带动偏心轮转动，进而带动打磨辊上下移动，对缸套内圆进行振打和滚压，既提高了内圆表面的尺寸精度，又能消除残余的铸造应力和粗加工应力，达到改善后期客户精加工切削性能的目的；
2、本发明在进行打磨的过程中，通过将缸套插入固定板开设的插孔中，并通过气缸带动夹板滑动将缸套固定，便于安装与拆卸缸套，方便后续的打磨；同时通过第一驱动电机带动固定板转动，进而带动缸套转动，使得打磨的更加均匀，打磨效果更好；
3、本发明通过启动第二伺服电机工作，带动齿轮转动，齿轮与齿条啮合连接，进而带动第一滑块在第一滑轨上下滑动，由于横梁与第三滑轨滑动连接，第一滑轨与第三滑轨协同作用，从而可调节横梁的高度，方便打磨辊插入缸套中；之后启动第一伺服电机，带动丝杆转动，从而能带动第二滑块在滑槽中滑动，由于第一滑轨与第二滑轨滑动连接，第二滑轨和第二滑块协同作用，带动横梁水平移动，将打磨辊插入缸套中；便于调节打磨辊的位置，方便使用。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明打磨设备整体结构示意图；
图2是本发明第一滑轨整体结构示意图；
图3是本发明第一滑轨侧视结构示意图；
图4是本发明固定板侧视结构示意图；
图5是本发明横梁侧视结构示意图。
图中：1、底座；2、支撑板；3、第一驱动电机；4、第一转轴；5、缸套；6、支撑架；7、第一滑轨；8、第二滑轨；9、第二驱动电机；10、第一伺服电机；11、横梁；12、第三滑轨；13、第二滑块；14、丝杆；15、滑槽；16、固定板；17、第一滑块；18、第二伺服电机；19、齿条；20、齿轮；21、第二转轴；22、气缸；23、夹板；24、插孔；25、轴承；26、偏心轮；27、打磨辊。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-5所示，一种改善缸套材料切削性能的工艺，包括以下步骤：
1)选材加工：采用钢管或金属型湿涂料离心铸造工艺制备缸套铸件，随后将缸套铸件锯断成单个缸套毛坯并进行热处理；
2)精密加工：通过数控CNC车床、数控滑珩机床将缸套毛坯加工至图纸尺寸要求，其中：缸套的内径公差范围为：±0.01mm，缸套的外径公差范围为：±0.015mm，缸套的长度公差范围为：±0.10mm，缸套的形位公差范围为：圆度0.01-0.03mm、圆柱度：0.005-0.015mm；缸套的内表面粗糙度及平台网纹参数范围为：Rz:1.0-6.3um，Rpk:0.18-0.25um，Rk:0.125-0.4um，RVK:0.7-2.5um；
3)软氮化处理：将步骤2)加工后的缸套进行软氮化处理；
4)精车外圆：采用数控车床，加工余量2-3mm，分2-3次走刀，转速为1000-1500转/分，进给量为0.2-0.6毫米/转；
5)精磨外圆：采用无芯磨床，加工余量0.02-0.08mm，分1-2次磨削，转速为1100-3000转/分，磨削速度为34-95米/秒；
6)研磨处理：对缸套内孔采用打磨设备进行打磨处理，将缸套插入固定板开设的插孔中，并通过支撑架支撑，然后驱动气缸，通过活塞杆带动夹板将缸套固定；启动第二伺服电机工作，通过第二转轴带动齿轮转动，齿轮与齿条啮合连接，进而带动第一滑块在第一滑轨上下滑动，与第三滑轨协同作用，从而调节横梁的高度；之后启动第一伺服电机，带动丝杆转动，通过第二滑块在滑槽中滑动，与第二滑轨协同作用，带动横梁水平移动，将打磨辊插入缸套中；最后启动第一驱动电机和第二驱动电机工作，第一驱动电机通过第一转轴带动固定板转动，进而带动缸套转动，第二驱动电机通过第二转轴带动偏心轮转动，进而带动打磨辊上下移动，进行振动打磨；缸套内孔的平台网纹参数达到Rz:2.5-4um，Rpk:≤0.18um，Rk:0.2-0.4um，Rvk:1.22-2.5um；
7)抛光：将打磨后的缸套内孔采用数控抛光机床进行抛光处理，以去除金属碎片、夹杂物，缸套内孔的粗糙度为Ra0.4-0.8，tp值为30-90％。
所述软氮化处理的具体处理工艺如下：
a、预处理：选用RN-60-6K井式气体氮化炉，温度加热到570℃，放入缸套并密封氮化炉，并排出炉内废气，排气过程中不间断加入酒精，酒精通过炉盖上装有的有机液体滴注器滴入，酒精滴入量为100滴—120滴/分钟，加热促使缸套温度内外均匀，温度稳定在570℃，时间为50-70分钟；
b、氮化：废气排除干净后，炉内温度稳定在570℃，同时往氮化炉内每分钟加入100滴的酒精及每小时加入750升的氨气，并调整炉压进行氮化，炉壁上的U形压力计的压力水柱高度保持在30-40mm，氮化时间为5-6小时；
c、空冷：将炉压释放完成，将缸套放置在空地上，进行自然冷却；软氮化的缸套内外表面渗层深度≥0.20mm，表面硬度HV580-630。
请参阅图1-5所示，所述打磨设备包括底座1，所述底座1的顶部一端固定安装有支撑板2，所述支撑板2的一侧固定安装有第一驱动电机3，所述第一驱动电机3的输出轴与第一转轴4连接，所述第一转轴4穿过支撑板2与固定板16连接，所述固定板16远离第一转轴4的一侧中心处开设有用于缸套5插入的插孔24，所述插孔24的四周呈圆周形安装有多个气缸22，所述气缸22的活塞杆固定安装有夹板23，所述夹板23呈圆弧形，且与固定板16滑动连接，所述底座1的顶部中心处固定安装有支撑架6，所述支撑架6上设置弧形块；
所述底座1上开设有滑槽15，所述滑槽15的一侧固定安装有第一伺服电机10，所述第一伺服电机10的输出轴与丝杆14连接，所述丝杆14穿过滑槽15的一侧和第二滑块13且与滑槽15的另一侧转动连接，所述第二滑块13上固定安装有竖直的第三滑轨12，所述第三滑轨12上滑动连接有横梁11，所述横梁11远离第三滑轨12的一端安装在第一滑块17上，所述第一滑块17设置在竖直的第一滑轨7上，所述第一滑轨7与第三滑轨12平行设置，所述第一滑块17的一侧固定安装有第二伺服电机18，所述第二伺服电机18的输出轴与第二转轴21连接，所述第二转轴21穿过第一滑块17的一侧，且与第一滑块17的另一侧转动连接，所述第二转轴21上套接有齿轮20，所述齿轮20与第一滑轨7上设置的齿条19啮合连接；
所述第一滑轨7与底座1上嵌入安装的第二滑轨8滑动连接，所述第二滑轨8与滑槽15平行设置；
所述横梁11的一侧固定安装有第二驱动电机9，所述第二驱动电机9输出轴上固定安装有偏心轮26，所述偏心轮26与横梁11通过轴承25连接，所述偏心轮26远离横梁11的一侧固定安装有打磨辊27，所述打磨辊27伸入缸套5进行打磨。
本发明的工作原理：将缸套5插入固定板16开设的插孔24中，并通过支撑架6支撑，然后驱动气缸22，通过活塞杆带动夹板23滑动将缸套5固定；启动第二伺服电机18工作，通过第二转轴21带动齿轮20转动，齿轮20与齿条19啮合连接，进而带动第一滑块17在第一滑轨7上下滑动，由于横梁11与第三滑轨12滑动连接，第一滑轨7与第三滑轨12协同作用，从而可调节横梁11的高度，方便打磨辊27插入缸套5中；之后启动第一伺服电机10，带动丝杆14转动，从而能带动第二滑块13在滑槽15中滑动，由于第一滑轨7与第二滑轨8滑动连接，第二滑轨8和第二滑块13协同作用，带动横梁11水平移动，将打磨辊27插入缸套5中；最后启动第一驱动电机3和第二驱动电机9工作，第一驱动电机3通过第一转轴4带动固定板16转动，进而带动缸套5转动，第二驱动电机9通过第二转轴21带动偏心轮26转动，进而带动打磨辊27上下移动，进行振动打磨。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者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示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者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。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种改善缸套材料切削性能的工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1)选材加工：采用钢管或金属型湿涂料离心铸造工艺制备缸套铸件，随后将缸套铸件锯断成单个毛坯并进行热处理；
2)精密加工：将毛坯加工成缸套，其中：缸套的内径公差范围为：±0.01mm，缸套的外径公差范围为：±0.015mm，缸套的长度公差范围为：±0.10mm，缸套的形位公差范围为：圆度0.01-0.03mm、圆柱度：0.005-0.015mm；缸套的内表面粗糙度及平台网纹参数范围为：Rz:1.0-6.3um，Rpk:0.18-0.25um，Rk:0.125-0.4um，RVK:0.7-2.5um；
3)软氮化处理：将步骤2)加工后的缸套毛坯进行软氮化处理；
4)精车外圆；
5)精磨外圆；
6)研磨处理：对缸套内孔采用打磨设备进行打磨处理，将缸套插入固定板开设的插孔中，并通过支撑架支撑，然后驱动气缸，通过活塞杆带动夹板将缸套固定；然后将打磨辊插入缸套中；启动第一驱动电机和第二驱动电机工作，第一驱动电机通过第一转轴带动固定板转动，进而带动缸套转动，第二驱动电机通过第二转轴带动偏心轮转动，进而带动打磨辊上下移动，进行振动打磨；
7)抛光：将打磨后的缸套内孔采用数控抛光机床进行抛光处理，以去除金属碎片、夹杂物；
所述软氮化处理的具体处理工艺如下：
a、预处理：选用RN-60-6K井式气体氮化炉，温度加热到570℃，放入缸套并密封氮化炉，并排出炉内废气，排气过程中不间断加入酒精，酒精通过炉盖上装有的有机液体滴注器滴入，酒精滴入量为100滴—120滴/分钟，加热促使缸套温度内外均匀，温度稳定在570℃，时间为50-70分钟；
b、氮化：废气排除干净后，炉内温度稳定在570℃，同时往氮化炉内每分钟加入100滴的酒精及每小时加入750升的氨气，并调整炉压进行氮化，炉壁上的U形压力计的压力水柱高度保持在30-40mm，氮化时间为5-6小时；
c、空冷：将炉压释放完成，将缸套放置在空地上，进行自然冷却；软氮化的缸套内外表面渗层深度≥0.20mm，表面硬度HV580-630；
步骤4)中精车外圆的步骤为：采用数控车床，加工余量2-3mm，分2-3次走刀，转速为1000-1500转/分，进给量为0.2-0.6毫米/转；
步骤5)中精磨外圆的步骤为：采用无芯磨床，加工余量0.02-0.08mm，分1-2次磨削，转速为1100-3000转/分，磨削速度为34-95米/秒；
步骤6)中打磨处理后缸套内孔的平台网纹参数达到Rz:2.5-4um，Rpk:≤0.18um，Rk:0.2-0.4um，Rvk:1.22-2.5um；
步骤7)中抛光处理后缸套内孔的粗糙度为Ra0.4-0.8，tp值为30-90％；
所述打磨设备的工作步骤为：将缸套插入固定板开设的插孔中，并通过支撑架支撑，然后驱动气缸，通过活塞杆带动夹板将缸套固定；启动第二伺服电机工作，通过第二转轴带动齿轮转动，齿轮与齿条啮合连接，进而带动第一滑块在第一滑轨上下滑动，与第三滑轨协同作用，从而调节横梁的高度；之后启动第一伺服电机，带动丝杆转动，通过第二滑块在滑槽中滑动，与第二滑轨协同作用，带动横梁水平移动，将打磨辊插入缸套中；最后启动第一驱动电机和第二驱动电机工作，第一驱动电机通过第一转轴带动固定板转动，进而带动缸套转动，第二驱动电机通过第二转轴带动偏心轮转动，进而带动打磨辊上下移动，进行振动打磨；
所述打磨设备包括底座，所述底座的顶部一端固定安装有支撑板，所述支撑板的一侧固定安装有第一驱动电机，所述第一驱动电机的输出轴与第一转轴连接，所述第一转轴穿过支撑板与固定板连接，所述固定板远离第一转轴的一侧中心处开设有用于缸套插入的插孔，所述插孔的四周呈圆周形安装有多个气缸，所述气缸的活塞杆固定安装有夹板，所述夹板呈圆弧形，且与固定板滑动连接，所述底座的顶部中心处固定安装有支撑架，所述支撑架上设置弧形块；
所述底座上开设有滑槽，所述滑槽的一侧固定安装有第一伺服电机，所述第一伺服电机的输出轴与丝杆连接，所述丝杆穿过滑槽的一侧和第二滑块且与滑槽的另一侧转动连接，所述第二滑块上固定安装有竖直的第三滑轨，所述第三滑轨上滑动连接有横梁，所述横梁远离第三滑轨的一端安装在第一滑块上，所述第一滑块设置在竖直的第一滑轨上，所述第一滑轨与第三滑轨平行设置，所述第一滑块的一侧固定安装有第二伺服电机，所述第二伺服电机的输出轴与第二转轴连接，所述第二转轴穿过第一滑块的一侧，且与第一滑块的另一侧转动连接，所述第二转轴上套接有齿轮，所述齿轮与第一滑轨上设置的齿条啮合连接；
所述第一滑轨与底座上嵌入安装的第二滑轨滑动连接，所述第二滑轨与滑槽平行设置；
所述横梁的一侧固定安装有第二驱动电机，所述第二驱动电机输出轴上固定安装有偏心轮，所述偏心轮与横梁通过轴承连接，所述偏心轮远离横梁的一侧固定安装有打磨辊，所述打磨辊伸入缸套进行打磨。
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