CN112372504A - 一种发动机缸孔珩磨加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种发动机缸孔珩磨加工方法,包括以下步骤:S101:通过定位夹具对缸体进行定位,缸体顶部由夹紧装置进行夹紧,同时,通过冷却液对缸体缸孔进行喷淋和冲涮;S102:珩磨刀具处于收刀状态、珩磨加工开始前,珩磨刀具涨刀并通过标定环对珩磨刀具进行校准,用于确定珩磨刀具在标定环中处于涨刀状态时的尺寸,同时设置缸孔珩磨加工的目标值。本发明通过对缸孔加工各珩磨工序进行分段控制珩磨刀具的缸孔径向砂条进给速度和涨刀压力来控制珩磨过程各阶段珩磨磨粒切入缸孔壁的深度和珩磨加工余量来控制珩磨加工的磨削效率和缸孔表面微观精度。
Description
技术领域
本发明涉及一种发动机缸孔珩磨加工方法,属于珩磨加工技术领域。
背景技术
发动机缸孔的直径、圆度(要求8)、圆柱度(10μ)等几何精度和缸孔表面微观精度如缸孔表面粗糙度(Rk 0.4-0.8μ,Rpk 0.3μmax,Rvk 0.8-2.0μ,Mr1 15%Max,Mr2 65%-85%)是缸体最为重要的特征尺寸,直接影响着发动机的性能;缸孔珩磨加工一般采用在设置的的珩磨珩磨砂条进给速度和涨刀压力下,通过控制珩磨刀具的冲程次数和珩磨时间来加工到所需缸孔直径尺寸,由于缸孔珩前尺寸和砂条的磨损情况不同,依靠上述珩磨加工方法无法实现缸孔几何精度(含圆柱度、直径等)和微观精度(粗糙度等)的精确控制,经常出现直径和圆度、粗糙度等的波动,单个缸孔珩磨加工节拍也波动较大,无法保证珩磨加工质量和珩磨加工效率。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足,提供一种发动机缸孔珩磨加工方法,通过对缸孔加工各珩磨工序进行分段控制珩磨刀具的缸孔径向砂条进给速度和涨刀压力来控制珩磨过程各阶段珩磨磨粒切入缸孔壁的深度和珩磨加工余量来控制珩磨加工的磨削效率和缸孔表面微观精度,通过控制珩磨加工过程中的珩磨刀具冲程速度和转速来控制珩磨加工网纹,通过实时监控珩磨刀具内气路的气压来精确测量几何尺寸精度。
按照本发明提供的技术方案:一种发动机缸孔珩磨加工方法,包括以下步骤:
S101:通过定位夹具对缸体进行定位,缸体顶部由夹紧装置进行夹紧,同时,通过冷却液对缸体缸孔进行喷淋和冲涮;
S102:珩磨刀具处于收刀状态、珩磨加工开始前,珩磨刀具涨刀并通过标定环对珩磨刀具进行校准,用于确定珩磨刀具在标定环中处于涨刀状态时的尺寸,同时设置缸孔珩磨加工的目标值;
S103:珩磨刀具完成尺寸校准,珩磨刀具由珩磨连接杆驱动进入到缸体缸孔中,在指定缸孔深度位置珩磨刀具快速涨刀至缸孔壁,涨刀压力达到设定的压力后停止涨刀,通过压缩空气珩磨刀具的气喷嘴孔与缸孔壁之间形成一定气压,使用气电转换器将气压信号转换为数字量信号,指示该刀具对于该缸孔在珩磨加工前尺寸,该尺寸为珩前缸孔的贴靠值;
S104:珩磨刀具在缸孔中完成贴靠,珩磨刀具以设置的上下冲程速度V冲程和设置的V-1旋转速度V转速在上换向点和下换向点之间上下往复旋转运动,在缸孔表面形成一定网纹交叉角的珩磨网纹;
S105:珩磨刀具在缸孔中完成贴靠,珩磨刀具的砂条以第一进给速度和第一进给力进行径向进给加工,珩磨刀具珩磨缸孔至第一进给位置,第一进给位置的确定通过读取珩磨刀具在线气测值;缸孔珩磨尺寸达到第一次进给位置,珩磨刀具的砂条切换为最终进给速度和最终进给力进行径向进给加工,珩磨刀具一直珩磨缸孔至最终进给位置,最终给进给位置的确定通过读取珩磨刀具在线气测值;同时,这个过程中,气电转换器通过珩磨刀具上的气喷嘴孔对缸孔珩磨加工的尺寸进行边珩边测;
S106:珩磨刀具在缸孔中完成贴靠,通过涨刀系统中设置的低压涨刀压力驱动珩磨刀具的砂条对缸孔进行径向涨刀珩磨,同时,以设置的低压冲程次数在给定的低压涨刀压力下进行珩磨,直至完成低压冲程次数;完成低压冲程珩磨加工,通过涨刀系统中设置的高压涨刀压力驱动珩磨刀具的砂条对缸孔进行径向涨刀珩磨,同时,以设置的高压冲程次数在给定的高压涨刀压力下进行珩磨,直至完成高压冲程次数;
S107:缸孔珩磨至最终进给位置,即设置的缸孔珩磨加工的目标值;通过设置收刀点位置并从收刀点位置开始收刀,在设定的位置,即上换向点+L,L:距离,进行收刀状态检测,收刀状态检测满足砂条收刀值,珩磨刀具以设置的冲程速度V冲程将珩磨刀具收回至标定环中;在指定的收刀点位置即上换向点+L,L:距离,进行收刀状态检测,如果收刀状态检测未满足砂条收刀值,珩磨连杆驱动珩磨刀具增加冲程并在指定的位置重新检测收刀状态,直到收刀状态检测满足砂条收刀值,珩磨刀具以设置的冲程速度将珩磨刀具收回至标定环中;然后缸孔珩磨夹紧装置及标定环连同珩磨刀具以设置的冲程速度V冲程返回至原点位置;完成该缸孔的珩磨加工;
S108:依次按照S101-S107的步骤完成发动机所有缸孔的珩磨加工,满足产品图纸的对缸孔的几何精度和微观精度要求。
进一步地,珩磨加工过程对珩磨涨刀压力和涨刀进给速度分段顺次控制,通过快速进给力和快速进给速度完成珩磨刀具上的珩磨砂条对珩磨缸孔的贴靠,采用的快速进给力为3-7Mpa,快速进给速度为100-300μ/秒,并通过气测得到缸孔的贴靠值。
进一步地,珩磨轴布置在珩磨机设备顶部的滑动平台,珩磨轴珩磨主轴原点位置设置在靠近第一孔位置,0-500mm,从原点位置移动至第一孔位置的方向与第一孔移动至后续孔的方向一致;滑动平台在水平设置的滑动轨道上移动;需要设置珩磨轴的刀具换刀在滑动平台水平方向的换刀位置。
进一步地,珩磨刀具的内部内置气路、导向合金条上设置有气喷嘴孔,经过过滤和稳压的压缩空气通过珩磨刀具的气测孔与标定环形成设置的气压,气压信号经过气电转换器转换为电信号(数字量)来标定缸孔珩磨刀具,通过定期标定环校准珩磨刀具和珩磨加工目标值,即珩磨刀具边珩边测,珩磨到目标值停止加工。
进一步地,通过在珩磨刀具上集成内置气路和气喷嘴孔,实时监控珩磨加工过程中的缸孔几何精度,根据在线检测的结果,通过设置并调整上换向点、下换向点位置,珩磨加工优化的缸孔直径和圆度等几何尺寸精度。
进一步地,通过调整夹紧装置上夹紧点位置及夹紧点分布,将薄壁缸孔的受力状态调整至最优,控制缸孔珩磨加工过程中的受力变形。
进一步地,通过设置收刀点位置,收刀状态检测,收刀状态检测符合,设置合适的冲程速度将珩磨刀具收回至标定环中。
进一步地,珩磨加工完成后,通过在线测量设备测量的缸孔直径结果,计算补偿值,自动修正珩磨加工目标值,即自动补偿。
进一步地,珩磨加工参数设置有上短行程、下短行程,上短行程指的是上换向点位置+一段距离,在该范围内设置的上下冲程速度和旋转转速运动,同理,下短行程指的是下换向点位置-一段距离,在该范围内设置的上下冲程速度和旋转转速运动。
进一步地,珩磨加工参数设置有上换向点延时、下换向点延时,换向点延时为在上换向点位置处的冲程速度为0、只有旋转速度,换向点延时为在下换向点位置处的冲程速度为0、只有旋转速度。
进一步地,冲程速度由冲程电机及旋转速度由旋转电机控制,珩磨刀具在设置的冲程速度V冲程和旋转转速V旋转形成设置的珩磨网纹角θ,其珩磨网纹角θ的形成机理为:θ=2arctan(V冲程/nπD),n为转速(rpm,每分钟转数),D为缸孔直径。
本发明与现有技术相比,具有如下优点:
1、珩磨加工过程对珩磨涨刀压力和涨刀进给速度分段顺次控制,兼顾了珩磨加工效率和珩磨加工质量。
2、珩磨刀具的内部内置气路、导向合金条上设置有气喷嘴孔,经过过滤和稳压的压缩空气通过珩磨刀具的气喷嘴孔与校准环形成设置的气压,气压信号经过气电转换器转换为电信号(数字量)来标定缸孔珩磨刀具,通过定期校准环校准珩磨刀具和珩磨加工目标值(珩磨刀具边珩边测,珩磨到目标值停止加工),精确控制珩磨加工尺寸。
3、通过在珩磨刀具上集成气路和气喷嘴孔,实时监控珩磨加工过程中的缸孔几何精度,根据在线检测的结果,设置上下换向点(换向点有极限范围),实时调整珩磨上/下换向点位置,精确保证珩磨加工过程的缸孔直径和圆度等几何尺寸精度。
4、通过夹紧点柔性调整的夹具,将薄壁缸孔的受力状态调整至最优,控制缸孔珩磨加工过程中的受力变形,保证缸孔加工的几何精度。
5.通过设置收刀点位置(上换换向点+距离),收刀状态检测(珩磨砂条收刀状态),收刀状态检测符合,设置合适的冲程速度将珩磨刀具收回至标定环中,减少珩磨加工完成后的空行程、避免导向条/砂条磕碰缸孔壁形成缸孔表面黑斑/亮斑等异常情况,避免珩磨刀具由于收刀冲程速度过大磕碰标定环。
6.精珩/平台珩磨(液压涨刀)珩前通过与标定环校准并设定为比对值,如果精珩/平台珩加工涨刀没有达到设定比对值,则停机报警(刀具没有完全涨开),避免精珩/平台珩漏加工。
7.机械涨刀、液压涨刀均适合珩磨缸孔加工方法,应用范围广。
8.珩磨加工完成后,通过在线测量设备测量的缸孔直径结果,计算补偿值,自动修正珩磨加工目标值(自动补偿),保证加工能力的稳定性。
9.珩磨加工参数设置有短行程,如果上/下换向点由于行程限制无法拓展,通过上/下短行程来修正珩磨加工的缸孔几何精度。
10.珩磨加工参数设置有上/下换向点延时,如果需要,通过增加上下下换点延时,优化珩磨加工的几何精度等。
附图说明
图1为本发明所使用的缸孔珩磨机的结构示意图。
图2为本发明所使用的缸孔珩磨机的剖视图。
图3为本发明所使用的缸孔珩磨机的下支架部分局部示意图。
图4为本发明所使用的缸孔珩磨机的珩磨连接杆的剖视图。
图5为本发明所使用的缸孔珩磨机的珩磨连接杆的另一视角剖视图。
图6为本发明所使用的缸孔珩磨机的夹紧装置的结构示意图。
图7为本发明所使用的缸孔珩磨机的夹紧装置的剖视图。
图8为本发明所使用的缸孔珩磨机的珩磨刀具的剖视图。
图9为本发明所使用的缸孔珩磨机的珩磨刀具的另一视角剖视图。
图10为本发明所使用的缸孔珩磨机的珩磨刀具的结构示意图。
图11为本发明的珩磨加工示意图。
图12为本发明的珩磨网纹角度形成示意图。
具体实施方式
下面结合具体附图对本发明作进一步说明。
如图1、图2和图3所示,一种缸孔珩磨机,包括底座1,底座1上设置立柱2,立柱2上设置支撑平台6,位于支撑平台6下方的底座1上设置转台3;所述转台3上设置定位夹具4;所述支撑平台6上设置滑动轨道7,滑动轨道7上设置相配合的滑动平台8,滑动平台8上设置上支架19;所述上支架19的上端设置冲程电机13和涨刀驱动装置12,所述冲程电机13的输出端连接冲程丝杠11,冲程丝杠11通过联轴器24和衬套25连接珩磨轴18,冲程电机13能够驱动珩磨轴18做轴向进给运动;所述上支架19的下部设置旋转电机9,旋转电机9的输出端通过同步带10连接珩磨轴18从而驱动珩磨轴18转动;所述珩磨轴18的下端依次连接分气环14和珩磨连接杆15,珩磨连接杆15的下端连接珩磨刀具5;所述滑动平台8的下端设置下支架20,下支架20上设置驱动油缸21和直线导轨22,直线导轨22上设置滑动支架23,驱动油缸21能够带动滑动支架23上下移动,所述滑动支架23上固定设置标定环16和夹紧装置17。
如图4和图5所示,所述珩磨连接杆15包括上连接杆159、下连接杆1520和连接轴1511,所述上连接杆159的上部连接上连接套151,上连接套151内的头部通过固定销连接第一球头万向节153,第一球头万向节153的上下端分别设置顶部球面垫152和底部球面垫155,上锁紧螺母156与上连接杆159螺纹连接,通过调整上锁紧螺母156的拧紧扭矩能够调整第一球头万向节153、顶部球面垫152和底部球面垫155之间的夹紧力;下调节螺母157与第一球头万向节153的下部螺纹连接;
所述上连接杆159与第一球头万向节153螺纹连接,第一球头万向节153的上中部嵌入导向衬套154,通过设置上卡箍1527和下卡箍1528对导向衬套154进行限位,导向衬套154内设置机械涨刀杆158,导向衬套154的内六角通道与机械涨刀杆158的六角外形相配合;
所述上连接杆159与连接轴1511的上端螺纹连接,连接轴1511下端与第一衬套1517螺纹连接,第二球头万向节1518通过第一连接柱销19分别与下连接杆1520和第一衬套1517连接;
所述下连接杆1520上套设第二衬套1522,下连接杆1520内设置自锁环1523和压缩弹簧1521,第二衬套1522通过第二连接柱销与自锁环1523连接,压缩弹簧1521驱动自锁环1523的键与珩磨刀具5的锁止槽517锁止;
所述连接轴1511内设置第三衬套1512,所述机械涨刀杆158与第三衬套1512螺纹连接,机械涨刀杆158的下端通过圆柱销1513与涨刀杆1515连接,机械涨刀杆158通过推力球轴承1514与涨刀杆1515配合;所述机械涨刀杆158与涨刀杆1515为中空结构,液压涨刀杆1510穿过机械涨刀杆158和涨刀杆1515的中空部分;所述下连接杆1520的上端设置进气口1531,进气口1531通过下连接杆1520的内通道1532通向与珩磨刀具5内的气体通道1525,下连接杆1520上设置的的第一密封圈1524和第二密封圈1526能够对所述气体通道1525的气体进行密封;所述下连接杆1520的防转销孔1535与珩磨刀具5的防转销514配合。
如图6和图7所示,所述夹紧装置17包括支撑座177、缸孔限位块174、缸孔夹紧块173、支撑限位块175和夹紧环本体176,所述支撑座177的中部设置夹紧环本体176,支撑座177的两侧设置支撑限位块175;所述夹紧环本体176的外端阵列设置若干个安装位,所述安装位内用以自由安装缸孔限位块174或缸孔夹紧块173,夹紧环本体176的内端插接在支撑座177内;所述支撑座177内设有冷却液容纳腔1771,冷却液容纳腔1771与支撑座177上的冷却液进口1773联通;所述夹紧环本体176上环设冷却液喷嘴孔171,夹紧环本体176的内端环设与所述冷却液喷嘴孔171联通的内置水路178,所述内置水路178与所述冷却液容纳腔1771相联通。
如图8、图9和图10所示,所述珩磨刀具5包括依次连接的头体510、砂条座57和支撑体55,所述头体510和砂条座57内设置涨锥体58,砂条座57上设置砂条56;所述头体510内设置涨刀杆511,涨刀杆511的下端连接涨锥体58;所述砂条座57的上下端分别设置上收刀弹簧59和下收刀弹簧54从而使砂条座57与涨锥体58贴合;所述砂条座57的表面设有导向合金条52,所述导向合金条52和砂条56的上下端均设有倒角;所述支撑体55上安装能够挡护导向合金条52和砂条56底端的防撞环53;所述头体510、砂条座57和支撑体55上设置上下贯通的内置气路512,所述导向合金条52上设有与内置气路512联通的气喷嘴孔518;所述头体510上开有与内置气路512联通的气路进口516;所述头体510上设置防转销514和锁止槽517。
本发明所述的一种发动机缸孔珩磨加工方法,包括以下步骤:
S101:通过定位夹具4对缸体进行定位,缸体顶部由夹紧装置17进行夹紧,同时,通过冷却液对缸体缸孔进行喷淋和冲涮;
S102:珩磨刀具5处于收刀状态、珩磨加工开始前,珩磨刀具5涨刀并通过标定环16对珩磨刀具5进行校准,用于确定珩磨刀具5在标定环16中处于涨刀状态时的尺寸,同时设置缸孔珩磨加工的目标值;
S103:珩磨刀具5完成尺寸校准,珩磨刀具5由珩磨连接杆15驱动进入到缸体缸孔中,在指定缸孔深度位置珩磨刀具快速涨刀至缸孔壁,涨刀压力达到设定的压力后停止涨刀,通过压缩空气珩磨刀具的气喷嘴孔518与缸孔壁之间形成一定气压,使用气电转换器将气压信号转换为数字量信号,指示该刀具对于该缸孔在珩磨加工前尺寸,该尺寸为珩前缸孔的贴靠值;
S104:珩磨刀具5在缸孔中完成贴靠,珩磨刀具5以设置的上下冲程速度V冲程4-2和设置的V-1旋转速度V转速在上换向点3-5和下换向点3-9之间上下往复旋转运动,在缸孔表面形成一定网纹交叉角的珩磨网纹;
S105:珩磨刀具5在缸孔中完成贴靠,珩磨刀具5的砂条56以第一进给速度和第一进给力进行径向进给加工,珩磨刀具5珩磨缸孔至第一进给位置,第一进给位置的确定通过读取珩磨刀具在线气测值;缸孔珩磨尺寸达到第一次进给位置,珩磨刀具5的砂条切换为最终进给速度和最终进给力进行径向进给加工,珩磨刀具5一直珩磨缸孔至最终进给位置,最终给进给位置的确定通过读取珩磨刀具在线气测值;同时,这个过程中,气电转换器通过珩磨刀具5上的气喷嘴孔518对缸孔珩磨加工的尺寸进行边珩边测;
S106:珩磨刀具5在缸孔中完成贴靠,通过涨刀系统中设置的低压涨刀压力驱动珩磨刀具5的砂条对缸孔进行径向涨刀珩磨,同时,以设置的低压冲程次数在给定的低压涨刀压力下进行珩磨,直至完成低压冲程次数;完成低压冲程珩磨加工,通过涨刀系统中设置的高压涨刀压力驱动珩磨刀具的砂条对缸孔进行径向涨刀珩磨,同时,以设置的高压冲程次数在给定的高压涨刀压力下进行珩磨,直至完成高压冲程次数;
S107:缸孔珩磨至最终进给位置,即设置的缸孔珩磨加工的目标值;通过设置收刀点位置3-8并从收刀点位置3-8开始收刀,在设定的位置,即上换向点3-5+L,L:距离,进行收刀状态检测,收刀状态检测满足砂条收刀值,珩磨刀具5以设置的冲程速度V冲程4-2将珩磨刀具收回至标定环16中;在指定的收刀点位置即上换向点3-5+L,L:距离,进行收刀状态检测,如果收刀状态检测未满足砂条收刀值,珩磨连杆5驱动珩磨刀具5增加冲程并在指定的位置重新检测收刀状态,直到收刀状态检测满足砂条收刀值,珩磨刀具5以设置的冲程速度将珩磨刀具5收回至标定环16中;然后缸孔珩磨夹紧装置17及标定环16连同珩磨刀具5以设置的冲程速度V冲程4-2返回至原点位置;完成该缸孔的珩磨加工;
需要说明的是,如图11所示,附图标记3-4为原点位置,附图标记3-3为缸孔位置,附图标记3-2为缸孔深度,附图标记56为砂条,附图标记3-5为上换向点位置,附图标记3-8为收刀点位置,附图标记3-9为下换向点位置;原点3-4位置高于工件位置,原点3-4到上换向点位置3-5距离为h1,上换向点位置3-5到收刀点位置3-8距离为d,即收到收刀点位置3-8为h1+d;原点3-4到下换向点位置3-9距离为h2,缸孔深度3-2为h。
S108:依次按照S101-S107的步骤完成发动机所有缸孔的珩磨加工,满足产品图纸的对缸孔的几何精度和微观精度要求。
珩磨加工过程对珩磨涨刀压力和涨刀进给速度分段顺次控制,通过快速进给力和快速进给速度完成珩磨刀具5上的珩磨砂条对珩磨缸孔的贴靠,采用的快速进给力为3-7Mpa,快速进给速度为100-300μ/秒,并通过气测得到缸孔的贴靠值。
珩磨轴18布置在珩磨机设备顶部的滑动平台8,珩磨轴18珩磨主轴原点位置设置在靠近第一孔位置,0-500mm,从原点位置移动至第一孔位置的方向与第一孔移动至后续孔的方向一致;滑动平台8在水平设置的滑动轨道7上移动;需要设置珩磨轴18的刀具换刀在滑动平台8水平方向的换刀位置。
珩磨刀具5的内部内置气路512、导向合金条52上设置有气喷嘴孔518,经过过滤和稳压的压缩空气通过珩磨刀具5的气测孔13与标定环16形成设置的气压,气压信号经过气电转换器转换为电信号数字量来标定缸孔珩磨刀具5,通过定期标定环16校准珩磨刀具5和珩磨加工目标值,即珩磨刀具边珩边测,珩磨到目标值停止加工。
通过在珩磨刀具上集成内置气路512和气喷嘴孔518,实时监控珩磨加工过程中的缸孔几何精度,根据在线检测的结果,通过设置并调整上换向点3-5、下换向点3-9位置,珩磨加工优化的缸孔直径和圆度等几何尺寸精度。
通过调整夹紧装置17上夹紧点位置及夹紧点分布,将薄壁缸孔的受力状态调整至最优,控制缸孔珩磨加工过程中的受力变形。
通过设置收刀点位置3-8,收刀状态检测,收刀状态检测符合,设置合适的冲程速度将珩磨刀具收回至标定环16中。
珩磨加工完成后,通过在线测量设备测量的缸孔直径结果,计算补偿值,自动修正珩磨加工目标值,即自动补偿。
珩磨加工参数设置有上短行程、下短行程,上短行程指的是上换向点位置3-5+一段距离,在该范围内设置的上下冲程速度和旋转转速运动,同理,下短行程指的是下换向点位置3-9-一段距离,在该范围内设置的上下冲程速度和旋转转速运动。
珩磨加工参数设置有上换向点延时、下换向点延时,换向点延时为在上换向点位置3-5处的冲程速度为0、只有旋转速度,换向点延时为在下换向点位置3-9处的冲程速度为0、只有旋转速度。
如图12所示,冲程速度由冲程电机13及旋转速度由旋转电机9控制,珩磨刀具5在设置的冲程速度V冲程4-2和旋转转速V旋转4-1形成设置的珩磨网纹角θ,其珩磨网纹角θ的形成机理为:θ=2arctan(V冲程/nπD),n为转速rpm,每分钟转数,D为缸孔直径。
可以理解的是,以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式,然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言,在不脱离本发明的精神和实质的情况下,可以做出各种变型和改进,这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (11)
1.一种发动机缸孔珩磨加工方法,其特征在于,包括以下步骤:
S101:通过定位夹具(4)对缸体进行定位,缸体顶部由夹紧装置(17)进行夹紧,同时,通过冷却液对缸体缸孔进行喷淋和冲涮;
S102:珩磨刀具(5)处于收刀状态、珩磨加工开始前,珩磨刀具(5)涨刀并通过标定环(16)对珩磨刀具(5)进行校准,用于确定珩磨刀具(5)在标定环(16)中处于涨刀状态时的尺寸,同时设置缸孔珩磨加工的目标值;
S103:珩磨刀具(5)完成尺寸校准,珩磨刀具(5)由珩磨连接杆(15)驱动进入到缸体缸孔中,在指定缸孔深度位置珩磨刀具快速涨刀至缸孔壁,涨刀压力达到设定的压力后停止涨刀,通过压缩空气珩磨刀具的气喷嘴孔(518)与缸孔壁之间形成一定气压,使用气电转换器将气压信号转换为数字量信号,指示该刀具对于该缸孔在珩磨加工前尺寸,该尺寸为珩前缸孔的贴靠值;
S104:珩磨刀具(5)在缸孔中完成贴靠,珩磨刀具(5)以设置的上下冲程速度4-2V冲程和设置的V-1旋转速度V转速在上换向点(3-5)和下换向点(3-9)之间上下往复旋转运动,在缸孔表面形成一定网纹交叉角的珩磨网纹;
S105:珩磨刀具(5)在缸孔中完成贴靠,珩磨刀具(5)的砂条(56)以第一进给速度和第一进给力进行径向进给加工,珩磨刀具(5)珩磨缸孔至第一进给位置,第一进给位置的确定通过读取珩磨刀具在线气测值;缸孔珩磨尺寸达到第一次进给位置,珩磨刀具(5)的砂条切换为最终进给速度和最终进给力进行径向进给加工,珩磨刀具(5)一直珩磨缸孔至最终进给位置,最终给进给位置的确定通过读取珩磨刀具在线气测值;同时,这个过程中,气电转换器通过珩磨刀具(5)上的气喷嘴孔(518)对缸孔珩磨加工的尺寸进行边珩边测;
S106:珩磨刀具(5)在缸孔中完成贴靠,通过涨刀系统中设置的低压涨刀压力驱动珩磨刀具(5)的砂条对缸孔进行径向涨刀珩磨,同时,以设置的低压冲程次数在给定的低压涨刀压力下进行珩磨,直至完成低压冲程次数;完成低压冲程珩磨加工,通过涨刀系统中设置的高压涨刀压力驱动珩磨刀具的砂条对缸孔进行径向涨刀珩磨,同时,以设置的高压冲程次数在给定的高压涨刀压力下进行珩磨,直至完成高压冲程次数;
S107:缸孔珩磨至最终进给位置,即设置的缸孔珩磨加工的目标值;通过设置收刀点位置(3-8)并从收刀点位置(3-8)开始收刀,在设定的位置,即上换向点(3-5)+L,L:距离,进行收刀状态检测,收刀状态检测满足砂条收刀值,珩磨刀具(5)以设置的冲程速度V冲程将珩磨刀具收回至标定环(16)中;在指定的收刀点位置即上换向点(3-5)+L,L:距离,进行收刀状态检测,如果收刀状态检测未满足砂条收刀值,珩磨连杆(5)驱动珩磨刀具(5)增加冲程并在指定的位置重新检测收刀状态,直到收刀状态检测满足砂条收刀值,珩磨刀具(5)以设置的冲程速度将珩磨刀具(5)收回至标定环(16)中;然后缸孔珩磨夹紧装置(17)及标定环(16)连同珩磨刀具(5)以设置的冲程速度V冲程返回至原点位置;完成该缸孔的珩磨加工;
S108:依次按照S101-S107的步骤完成发动机所有缸孔的珩磨加工,满足产品图纸的对缸孔的几何精度和微观精度要求。
2.根据权利要求1所述的缸孔珩磨加工方法,其特征在于,珩磨加工过程对珩磨涨刀压力和涨刀进给速度分段顺次控制,通过快速进给力和快速进给速度完成珩磨刀具(5)上的珩磨砂条对珩磨缸孔的贴靠,采用的快速进给力为3-7Mpa,快速进给速度为100-300μ/秒,并通过气测得到缸孔的贴靠值。
3.根据权利要求1所述的缸孔珩磨加工方法,其特征在于,珩磨轴(18)布置在珩磨机设备顶部的滑动平台(8),珩磨轴(18)珩磨主轴原点位置设置在靠近第一孔位置,0-500mm,从原点位置移动至第一孔位置的方向与第一孔移动至后续孔的方向一致;滑动平台(8)在水平设置的滑动轨道(7)上移动;需要设置珩磨轴(18)的刀具换刀在滑动平台(8)水平方向的换刀位置。
4.根据权利要求1所述的缸孔珩磨加工方法,其特征在于,珩磨刀具(5)的内部内置气路(512)、导向合金条(52)上设置有气喷嘴孔(518),经过过滤和稳压的压缩空气通过珩磨刀具(5)的气测孔13与标定环(16)形成设置的气压,气压信号经过气电转换器转换为电信号(数字量)来标定缸孔珩磨刀具(5),通过定期标定环(16)校准珩磨刀具(5)和珩磨加工目标值,即珩磨刀具边珩边测,珩磨到目标值停止加工。
5.根据权利要求1所述的缸孔珩磨加工方法,其特征在于,通过在珩磨刀具上集成内置气路(512)和气喷嘴孔(518),实时监控珩磨加工过程中的缸孔几何精度,根据在线检测的结果,通过设置并调整上换向点(3-5)、下换向点(3-9)位置,珩磨加工优化的缸孔直径和圆度等几何尺寸精度。
6.根据权利要求1所述的缸孔珩磨加工方法,其特征在于,通过调整夹紧装置(17)上夹紧点位置及夹紧点分布,将薄壁缸孔的受力状态调整至最优,控制缸孔珩磨加工过程中的受力变形。
7.根据权利要求1所述的缸孔珩磨加工方法,其特征在于,通过设置收刀点位置(3-8),收刀状态检测,收刀状态检测符合,设置合适的冲程速度将珩磨刀具收回至标定环(16)中。
8.根据权利要求1所述的缸孔珩磨加工方法,其特征在于,珩磨加工完成后,通过在线测量设备测量的缸孔直径结果,计算补偿值,自动修正珩磨加工目标值,即自动补偿。
9.根据权利要求1所述的缸孔珩磨加工方法,其特征在于,珩磨加工参数设置有上短行程、下短行程,上短行程指的是上换向点位置(3-5)+一段距离,在该范围内设置的上下冲程速度和旋转转速运动,同理,下短行程指的是下换向点位置(3-9)-一段距离,在该范围内设置的上下冲程速度和旋转转速运动。
10.根据权利要求1所述的缸孔珩磨加工方法,其特征在于,珩磨加工参数设置有上换向点延时、下换向点延时,换向点延时为在上换向点位置(3-5)处的冲程速度为0、只有旋转速度,换向点延时为在下换向点位置(3-9)处的冲程速度为0、只有旋转速度。
11.根据权利要求1所述的缸孔珩磨加工方法,其特征在于,冲程速度由冲程电机(13)及旋转速度由旋转电机(9)控制,珩磨刀具(5)在设置的冲程速度V冲程(4-2)和旋转转速V旋转(4-1)形成设置的珩磨网纹角θ,其珩磨网纹角θ的形成机理为:θ=2arctan(V冲程/nπD),n为转速(rpm,每分钟转数),D为缸孔直径。
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