CN1314230A - 加工压气机活塞座的方法 - Google Patents

Abstract

一种加工具有大致半球形凹座的压气机活塞座的方法。通过沿圆环形移动一切削元件,同时使该切削元件相对于活塞转动来加工垂直于该活塞轴线延伸的活塞表面,以形成一圆环形切削部。通过朝该表面方向移动该同一切削元件,同时使该切削元件和活塞相对转动来进一步加工该表面,从而在该表面内形成一半球形凹座。该首先形成的圆环形切削部成为该半球形凹座周边上的一圆环形倒角部。这样,用普通的切削工具在凹座周边上形成圆环形倒角部。

Description

加工压气机活塞座的方法

本发明涉及加工用于空调系统(空调器)等的压气机的压气机活塞座的方法。

需用空调器调节车辆乘客舱内的温度、湿度、空气流量和空气净度，以提供舒适的环境。用空调器进温度调节等主要是这样方式完成的，即致冷机(或热泵)使工作流体循环流动，并完成致冷循环(或热泵循环)。

这种压气机，例如为图9中所示的旋转斜盘型压气机400(日本未审定专利公报No.6-249140)。该斜盘型压气机400是这样的，当主传动轴416由自驱动源的接收动力转动时，斜盘419转动，而压气机各活塞450(以下称“活塞”)作往复运动，因此吸入、压缩和排出工作流体(致冷气体)。在斜盘型压气机400内，半球形导轨421和422设置在斜盘419和活塞450的座451与452之间，这样，斜盘419的转动被转变为活塞450的往复运动。活塞450包含半球形座451和452，它们具有能包含半球形导轨421和422的至少一部分半球形部的半球形凹座。

顺便说说，加工上述座的方法公开于上述日本未审定专利公报(kokai)No.6-249140和日本未审定专利公报(kokai)No.10-220354内。此外，在这些公报中当然未公开，然而，这些半球形凹座的周边通常一直被倒角。这种倒角一直是用具有不同于用以加工该半球形凹座的切削工具的大工作直径的切削工具完成的。该工艺方式示于图8，作为加工斜盘型压气机400的活塞450的座座452的例子。按照该加工方法，首先，使具有工作直径R₁的切削工具C₁转动，同时使其移动，直到其切削元件的中心达到P₁点，从而形成一倒角部452b。接着，取下工具C₁，使具有工作直径R₂(R₂＜R₁)的切削工具C₂移动，直至其切削元件的中心达到P₂点，从而形成一半球形凹座452a。

由于活塞座的倒角部和凹座通常是用不同的工具C₁和C₂机加工的，工件(活塞或其毛坯)的加载或卸载，工件的安装和拆装以及工具的更换或重新定位消耗了额外的时间，因此，难于提示活塞座的加工效率和活塞的生产效率，不过，该情况可随加工工艺和加工装备而变。

同时，工件的安装和拆装以及工具的更换使得不可能在完全相同的条件下加工该倒角部和凹座，因此，例如该凹座球面深度的加工精度不可能提示。

此外，在要插入工具的工件内的空间很小的情况下，不可能插入加工倒角部的大工具。此外，为插入工具避免这种不方便而设置一特殊的拆装部则不如愿地限制了活塞的压气机的设计宽容度。

而且，工具的大工作直径减少了机加工的自由度，因此，有时使其难以调节倒角的角度和倒角的宽度。

在此情况下提出了本发明，而本发明的目的是提供一种加工压气机活塞座的方法，借助于该方式，能有利地加工活塞凹座周边上的半球形凹座和倒角部。

为解决上述问题，本发明的发明人已作出了充沛的研究努力，通过试凑法，获得了利用相同的工具加工和制作压气机活塞座的凹座和倒角部的想法，并按照本发明开发一种加工压气机活塞座的方法。

具体地说，按照本发明，提供了一种加工压气机活塞座的方法，该座具有一大致半球形凹座，适于与压气机半球形导轨滑动接合。该方法包括如下步骤：沿活塞的一表面按圆环形移动一切削元件，同时该切削元件和活塞中的至少一个相对于另一个转动，在该表面上形成一圆环形倒角部；沿朝向该表面的方向移动该切削元件，同时该切削元件和活塞中的至少一个相对于另一个转动，在该表面上形成一半球形凹座。

按该方法，倒角步骤和凹座形成步骤是用同一切削元件完成的，因此，自倒角步骤到凹座形成步骤以及自凹座形成步骤到倒角步骤的步骤之间的转换能平顺地进行，因此能减少或省去为加载或卸载安装和拆装工件及更换或再定位工具所需的时间。结果，便能提高加工压气机活塞座的效率。

同样，由于是利用用于倒角步骤和凹座形成步骤的同一切削元件而不移动工件来加工活塞座，不产生活塞偏斜和中心的偏移，因此能提高倒角部和凹座的加工精度(为凹座的球面的深度)。

最好，按圆环形移动切削元件的步骤是在向该表面方向移动切削元件的步骤之前完成的。

由于在形成成为倒角部的圆环形切削部之后才形成凹该凹座，因此在加工该凹座的半球形表面时不形成包刺，并防止外部物质进入凹座和导轨之间的间隙内。

最好，该压气机活塞包括一斜盘型压气机的活塞，并包含一空心或实心圆柱形头部，一个自该头部一侧延伸的颈部和两个在该颈部彼此成对置关系并有大致半球形凹座的座，该颈部和两个座构成一大致U形空间，这样，一斜盘可配置在该U形空间内，而导轨可配置在该斜盘和座之间，从而能使斜盘移动，以使压气机活塞产生往复运动。

在该加工方法中，该倒角步骤是通过沿该圆环形轨迹移动与凹座形成步骤中同样的切削元件来完成的，因此，只要凹座形成步骤能通过将装有切削元件的切削工具插入一大致U形空间内来完成，便同样能完成该侧角步骤。换言之，即使在该两座被对置配置而形成一大致U形空间的情况下，也能完成倒角步骤，在切削工具和该座之间没有相互影响。结果，无须为完成压气机活塞内的侧角步骤而提供特殊的空间，因此，增加了设计压气机活塞的自由度。

同样，由于两活塞座的凹座彼此按对置关系配置，因此，两活塞座的凹座和侧角部能在一个步骤中通过加工这些座同时相对于该工具转动压气机活塞来完成，从而进一步提高了加工效率。

最好，该倒角部分包含一个具有一第一倒角宽度的第一部和一个具有一不同于第一倒角宽度的第二倒角宽度的第二部。

在倒角工序中，无需像现有技术中那样采用具有大工作直径的切削工具。因此，能容易地调节倒角部的宽度、角度和位置等等。例如，将该倒角部通常制成具有一宽的宽度部和一窄的宽度部。

顺便说一说，作用在活塞座的凹座上的表面压力可由该宽的宽度部和窄的宽度部调节。例如，在承受大载负的区域内形成窄的宽度部，使这些导轨和凹座之间的接触面积增加，从而能减小作用在它的之上的表面压力。

这样，希望在压缩冲程中承受大载负(到受大表面压力)的活塞座的凹座的区域内，形成窄的宽度部，而相反，在活塞座的导轨之间的表面压力小的区域内，希望形成宽的宽度部。

而且，制有宽的宽度部的区域在导轨和倒角部之间有大的间隙，结果，将润滑剂越来越多地引导入特定的部位，以改善凹座和导轨之间的滑动。

顺便说说，切削工具可以是球头铣刀或在前端具有大致球形切削元件的切削工具，或带有固定于刀把前端的半圆盘形刀片的切削工具。该切削元件可以是切削刃或磨削元件。在凹座形成步骤和倒角步骤中完成的加工作业既可转动切削工具来完成，也可转动压气机活塞来完成。该两部件可彼此相对旋动。同样，即使在工具沿该圆环形轨迹移动的情况下，该两部分可沿一圆环形轨迹彼此相对移动。

按照本发明的机加工方法可广泛地应用于压缩机活塞，该活塞包含各具有一大致半球形凹座和在周边上具有一倒角部的活塞座，还广泛地适用于斜盘型压气机的活塞。该活塞既可为单头的，也可为双头的。同样，采用该活塞的压气机可为可变排量型的，也可为固定排量型的。此外，本发明适用于致冷循环和热泵循环两者。而且，本发明适用于通用型压气机和车辆空调压气机。

根据对本发明优先实施例的下列说，便会理解本发明的其它目的和特点。

参照附图，根据该优先实施例的下列说明，本发明会变得更加清楚。

图1A是表示加工本发明第一实施例的压气机活塞座的倒角方法步骤的剖视图；

图1B是图1A所示活塞座的正视图；

图2A是表示在图1A和1B步骤之后，加工该压气机活塞座的凹座形成方法步骤的剖视图；

图2B是图2A所示活塞座的正视图；

图3是简略表示用于本发明第一实施例中的活塞座加工设备的视图；

图4A是表示加工本发明第二实施例的压气机活塞座的方法的剖视图；

图4B是图4所示活塞座的正视图；

图5是表示本发明第三实施例的视图；

图6是表示本发明第四实施例的视图；

图7是安装于斜盘型压气机的本发明第二实施例的压气机活塞的局部放大视图；

图8是表示加工压气机活塞座的普通方法的视图；

图9是表示普通斜盘型压气机的视图；

现在参照图1A至3说明本发明的第一实施例。图1A至3中所示的压气机活塞50(以下简称“活塞”)具有类似于图9中所示斜盘压气机双头活塞450构形的基本构形，并且具有实心圆柱形件的形状，其一部分被切去，为图3中所示。具体地说，该活塞50包括一些圆柱形头部54，座51与52和颈部53。当从头部54中的一个看时(图1A和3中的右侧一个)，将座51，颈部53和座52安排为这样的次序。这些座51和52由颈部53彼此连接。将该座51和52安排成使表面51 s和52s基本垂直于颈部53，并包括由彼此成对置关系的表面51s和52s构成的凹座。这样，由座51和52及颈部53构成一大致U形空间K。

一斜盘19设置在空间K内，导轨121和122配置斜盘19和座51与52之间，如图7中所示。斜盘19的摆动使活塞50(1 50)在气缸孔12内产生往复移动(图7)。

图1A和2A是表示包含头部54的活塞50一部分地剖视图，而图1B和2B是其座52的正视图。在图1A至2B中，以放大的形式表示了包含一个座52的一部分活塞50，以说明倒角步骤和凹座形成步骤。该关系对于下面说明的图4A和4B也是一样的。

首先参照图1A，1B和3说明在加工座51和52的方法中的倒角步骤。用切削工具171加工座51，而用切削工具172加工座52，如图3中所示。切削工具171和172在其远端具有切削刀片172c。下面的说明主要是针对座52的加工，然而显然同样的原理适用于座51。

如图1A和1B所示，将切削工具172的切削元件中心C(它是图3中所示刀片172c的回转中心)移至圆环形质心T的任何位置(在此情况下，在图1B中所示质心T的顶部位置)，并使切削工具172转动，这样，圆环形切削部52b开始成为(变成倒角部52b)。然后使切削元件的中心C沿质心T移动一转，这样，在座52的表面52s上形成包含圆环形倒角部52的圆形或圆环形切削部或槽52b。

现在参照图2A和2B说明该凹座形成步骤。在倒角步骤处，将切削元件中心C移至质心T中心处的位置P₃，而切削工具172在同一位置转动。然后，将切削元件的中心C沿垂直于使中心C移至位置P₃所沿的移动方向移至位置P₂，结果形成凹座52a。在形成凹座52a的同时，沿着凹座52a的周边形成圆环形倒角52b。

参照图3现在说明用于加工活塞座的座加工设备100。座加工设备100包含切削工具171和172，如上所述它们以预定角度θ设置在倾斜位置，并以相同的角度θ设置在反向的华侨位置。这些切削工具171和172分别被安装在臂161,162上，同时，它们能沿圆环形质心T移动切削元件的中心C。该圆环形移动借助于数字控制可以是椭圆形的和圆形的。

将臂161和162安装在头部160上，后者能沿垂直和水平方向移动。同样，用固定装置181和182将构成工件的活塞50固定到工作台180上。该座加工设备100在无须安装/拆装工件的情况下能完成倒角步骤和凹座形成步骤，从而可提高座加工精度。

此外，切削工具172(还有切削工具171)包含一个带大直径柄部172a的柄部，一个自大直径柄部172a伸向远端的小直径柄部172b，以及一个安装在小直径柄部172b前端的半圆盘形切削刀片172c。

现在，简要说明座加工设备100的移动。该座加工设备100使头部160沿水平方向H和垂直方向V适当移动，以允许切削刀片172c和切削工具172的小直径柄部172b插入到大致U形空间K内，同时，以和工作台180的倾斜角θ固定切削工具172。按照控制器(未示)中的预定程序，臂162使切削工具172完成各上述1A至2B中所示的移动。具体地说，在保持倾斜角θ的同时，使切削工具172沿质心T完成圆环形移动(画轮廓，倒角形成步骤)，而切削工具172的切削元件的中心C自位置P₃移至位置P₂(凹座形成步骤)。

此后，切削工具172的切削元件中心C自位置P₂移至位置P₃，从而移动切削工具172。按此方法，完成座52的加工。借且于以类似方式利用切削工具171加工座51，完成斜盘型压气机活塞座51和52的加工。

顺便说说，由于切削工具171和172在其前端包含小直径柄部172b，能加工座51和52，同时保持倾斜角θ，因此，便能形成具有深度大的球面的凹座51a和52a，而不会和座51和52的垂直表面51s和52s干扰。

现在参照图4A和4B说明本发明的第二实施例。图4A中所示的活塞150除了被加工的凹座152a和座152的倒角部152b的形状有变化之外基本上具有与图1A至3中所示活塞50相同的形状。当然，活塞150具有与座152成对置关系的另一个座，它类似于座152。

像座52的倒角步骤那样，利用切削工具172，通过沿该圆环形质心T移动其切削元件的中心C来进行座152的倒角步骤。然而，与第一实施例相比，质心T的位置略微向颈部153(在图4A和4B中向下)偏移。

通过将切削元件中心移至位置P₃，略微自完成倒角步骤的质心T的中心位置在图4A和4B中向上偏移，进一步移至位置P₂来进行下一个凹座形成步骤。结果，形成凹座152a和其周边上的圆环形倒角部152b。位置P₃保持在和第一实施例同样的位置。

由于质心T的中心自凹座形成步骤的起始位置P₃略微偏向颈部153(在图4A和4B中向下)，沿凹座152a周边形成的倒角部152b的倒角宽度不均匀，但连续变化。这样，分别在图4A和4B的下部和上部形成一宽的宽度152c和一窄的宽度152d。宽的宽度部152c和窄的宽度部152d的形成和位置通过调节质心T和活塞P₂与P₃能自由设定。按照该实施例，倒角形成步骤的加工位置改变了。然而，作为替换方案，可改变凹座形成步骤的加工位置。

现在参照图5说明本发明的第三实施例。图5中所示活塞250是具有可变排量斜盘型压气机的一个头部的单头活塞，作为一个例子，由颈部253和座251与252在其内形成的U形空间K2小于被活塞50占据的区域。在此情况下，将具有与切削工具172大致相同形状的切削工具272大致沿平行于座251和252的方向插入。活塞250围绕在座251和252的中间限定的轴线L3转动，而切削元件中心C沿质心T作圆环形移动。结果，一次形成座251和252的倒角部。同样，通过使切削元件中心C回到质心T的中心位置P₃，并进一步从那里沿箭头所示的水平方向将切削工具272的切削元件移至位置P₂来一次形成座251和252的凹座。

采用该加工方法，能以高精度在一个步骤中方便地分别加工座251和252的倒角部与凹座。

现在参照图6说明本发明第四实施例。图6中所示的活塞350是个单头活塞，具有恒定排量斜盘型压气机的头部354，与图5中所示的可变排量斜盘型压气机活塞250相比，其中由颈部353和座351和352形成的大致U形空间K₃略大于活塞250的相应空间。

在加工该活塞250中，具有球形切削元件371c的切削工具371绕轴线L₂旋转，以加工座351和352的侧角部与凹座。

在座351的倒角步骤中，切削工具371的切削元件371c的中心C在沿水平方向H₁略微移至位置P₃后，沿质心T作圆环形移动。另一方面，在座351的凹座形成步骤中，切削元件371c的中心C在暂时移到质心T的中心位置P₃后，沿水平方向H₁移到位置P₂，从而在座351内形成凹座。按照与座351同样的方式，也通过沿水平方向H₂移动切削工具371来加工座352。

代替上述第一和第四实施例的倒角步骤中的沿圆环形移动切削工具，可沿圆环形移动活塞。

下一步，将上述第二实施例的活塞150(图4A和4B)装入斜盘型压气机的气缸孔12内，同时将导轨121和122及斜盘19装入由座151和152及颈部153形成的空间K₁内，如图7的局部放大视图中所示。图7表示在压缩冲程中活塞150受斜盘19推压。在此情况下，一个包含径面向内分力的大的力自导轨122上作用在座152上，而接近该部的表面压力增加。然而由于在座152的倒角部152b上形成窄的宽度部152d，在较宽表面上接受力F₂，从而防止表面压力过大。

同样，由于在相反侧上形成宽的宽度部152c，在导轨122和座152之间形成油池M₂，因此能将润滑油需方便地引导和输入导轨122和座152之间的间隙。结果，可改善它们之间的滑动性，并抑制凹座152a的球形表面的磨损等，同时防止这些滑动部分粘附。上面说明是针对座152的，但也可适用于座151。

按照本发明的加工压气机活塞座的方法可改善活塞座凹座和倒角部的加工效率和加工精度。

Claims (17)

1．一种加工压气机活塞座的方法，所述座具有一个适于与压气机半球形导轨滑动接合的大致半球形凹座，所述方法包括：

沿一活塞的表面圆环形地移动一切削元件，同时，所述切削元件和活塞中的至少一个相对于另一个旋动，以所述表面上形成一圆环形倒角部；

朝所述表面方向移动所述切削元件，同时，所述切削元件和活塞中的至少一个相对于另一个移动，在所述表面上形成一半球形凹座。

2．按权利要求1所述的方法，其特征在于沿圆环形移动该切削元件的步骤是在朝所述表面方向移动该切削元件的步骤之前完成的。

3．按权利要求1所述的方法，其特征在于所述压气机活塞包括一个斜盘型压气机的活塞，并包含一空心或实心圆柱形头部，一个自所述头部的一侧延伸的颈部，二个在所述颈部上彼此成对置关系延伸并具有大致半球形凹座的活塞座，所述颈部和二活塞座构成一大致U形空间，因此，能将一斜盘布置在所述U型空间内，并将导轨配置在斜盘和座之间，从而能使斜盘的运动转变成压气机活塞的往复运动。

4．按权利要求1所述的方法，其特征在于所述倒角部包含一个具有第一倒角宽度的第一部和一个具有不同于第一倒角宽度的第二倒角宽度的第二部。

5．按权利要求1所述的方法，其特征在于所述切削元件在沿圆环形移动切削元件的步骤中沿一圆环形轨迹绕第一点移动，所述切削元件在朝所述表面方向移动切削元件的步骤中自所述第一点移至靠近所述表面的第二点。

6．按权利要求6所述的方法，其特征在于所述切削元件在朝所述表面方向移动切削元件的步骤中，自所述第一点沿轴向移至所述第二点。

7．按权利要求5所述的方法，其特征在于所述第一点是所述圆环形轨迹的中心。

8．按权利要求5所述的方法，其特征在于所述第一点偏置于所述圆环形轨迹的中心。

9．按权利要求5所述的方法，其特征在于所述圆环形轨迹包括一圆形轨迹。

10．按权利要求1所述的方法，其特征在于所述切削元件是转动的。

11．按权利要求1所述的方法，其特征在于所述活塞是转动的。

12．按权利要求1所述的方法，其特征在于所述切削元件由可旋转地安装在活塞座加工设备的可移动头部的切削工具支承的。

13．按权利要求12所述的方法，其特征在于将所述切削工具配置为与所述头部成一夹角。

14．按权利要求12所述的方法，其特征在于将所述切削工具配置成与所述头部大致垂直。

15．按权利要求12所述的方法，其特征在于所述切削工具包含一个具有第一柄部和第二柄部的柄部，第二柄部的横截面尺寸小于第一柄部的横截面尺寸，所述切削元件固定于所述第二柄部。

16．按权利要求12所述的方法，其特征在于所述头部支承二切削工具，将所述切削工具之一配置在倾斜位置，与所述头部成一角度，将所述切削工具中的另一个配置在反向的倾斜位置，其夹角与所述一切削工具的夹角相同。

17．按权利要求1所述的方法，其特征在于所述切削元件所具的形状使所述切削元件在所述切削元件和活塞之间相对转动时能形成球的至少一部分。

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