CN87107552A - 精加工活塞之类的装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种在一次装夹中精加工活塞10之类的铸造-车削过的铸件的装置和方法，提供更高的制造上的生产性。本装置分开的车和镗组件24和34都装在基础床身18上，切槽组件54装在辅助床身72上。各组件通过制造工步编序自动地切出环槽11，车出裙边15的复杂外形和镗活塞销孔13。活塞坯装在头架和尾架组件82和84上转动。这些组件都装在可滑动地装在基础床身上可按指令进入车和膛削位置的铺助床身上。优点是提高活塞质量减少制造成本节省厂房面积。

Description

本发明关于精加工活塞之类的装置和方法，特别是在一次夹紧过程中精加工活塞之类的装置和方法。

生产一个复杂另件，例如活塞，需要多道不同的切削加工，各道切削加工必须精密地完成以符合严格的公差。在传统的制适工序中，这些加工是通过不同的机床来完成的。各种装置都需要对装置和工件作精心的调整和装夹，因此需要化费人工和准备时间。另外的限制因素是精度，这个问题是因为要重复地在一个坯件上进行多道机械加工而产生的。例如，重复性的问题常引起加工过程中产生的切屑和其他加工碎屑造成的干涉。

先有技术公开了一种心轴车床，它包括一对装在滑动床身上的滑动部件。滑动部件中的一个承载着一个刀架，它用来装夹多个刀具以加工坯件，另一个滑动部件支持着一个加强头，它有支撑辊，它紧紧接触着旋转着的坯件并和坯件一起旋转以防止坯件在加工时变形。一个镗孔装置被装设成在纵向镗削夹紧在加工位置上的坯件的两端面。美国专利第3，540，327号，名称为“无心轴车床”，刊于1970年11月17日，公开了这种车床的一个例子。

一种先有技术的活塞精加工机床，自动地对活塞的环槽进行车削和倒角，车削活塞裙的复杂外形并镗削活塞的活塞销孔。所有这些工作都由程序控制在活塞的一次装夹中完成。这种机床的一个优点是通过使所有的尺寸关系在各垂直方向严格地一致而改进了活塞的质量。在机床操作过程中，一个传送杆接合并保持活塞的方位。精加工机床被安排着两个工位，各自有两三个头来精加工活塞，一次加工四至六个活塞。

尽管先有技术是先进的，还是存在一种要求，即保持精加工另件在普通车间环境下以相对高的切削速度加工时的特别严格的公差。此外，当生产要求改变时，存在着一种需要，即完全独立的机床，它能相对地容易从一处移至另一处，因此提供了生产方便性。

本发明的一个优点是提供一种精加工活塞之类的改进装置和方法，其中活塞的质量被改善，同时降低制造成本，包括节约厂房面积。

本发明的另一优点是提供一种精加工活塞之类的改进装置和方法，其中活塞以相对高的生产率被精加工，同时保持相对严格的公差。

本发明的还有一个优点是提供一种精加工活塞之类的改进的装置和方法，其中的装置包括一种独立的机床，以提供对活塞的各种加工工步，其中的机床是相对地容易从一处移至另一处。

本发明的活塞精加工装置包括一个支持于基础床身上的辅助床身。一个切槽的组件和头架和尾架组件都被装在辅助床身上。一个促动装置使辅助床身相对于基础床身移动，因此在头架和尾架组件之间夹持着的活塞，从床身上的装料工位移至车削和镗削工位。

最好是，促动装置适用于使辅助床身沿着活塞旋转的水平轴线在两个工位之间往复，活塞在镗削、切槽、车削时被沿着这个水平轴线放置。

也可以是，一个闩紧机构被提供来把头架和尾架组件在当活塞不旋转时锁紧在绕水平轴线的予定角度位置上，以保证活塞销孔对于活塞裙复杂外形的角度公差。

本发明的活塞精加工方法包括下列步骤，即把夹紧的活塞沿着水平轴线移向和移开镗削活塞销孔的镗削工位。活塞还沿着水平轴线移向和移开至少对活塞裙进行车削的车削工位。

最好是，本方法还包括在镗削、车削和切槽工步时保持活塞沿着水平轴线的步骤。

由上述装置和方法产生的附加优点是很多的。例如，本装置能以相对高的速度生产优越的精加工另件。而且，本装置能在普通车间环境下工作而保持非常严格的公差。本装置是独立的，因而，当生产要求改变时，相对地容易从一处移至另一处。

本发明的上述优点和其他特点参照附图通过下面详细说明就会明白。

图1是工件，例如活塞的侧视图，部分断开，以及切削工具的刀尖;

图2是沿图1中2-2线作的剖视图;

图3是按照本发明制造的装置的俯视图，其中用假想线把本装置的辅助床身示出于相对于基础床身的两个极端位置;

图4是图3中装置的侧视图;

图5是图3中装置的端视图，车削组件除了底座外被移开;

图6是一个端视图，显示两个装在共同切槽滑座上的切槽工具;

图7是一个流程图，显示图3至图6的装置精加工活塞时的各工步。

参见图1，显示一个单件坯料，例如一个浇铸-车削过的铸件或活塞，标号为10，它由本发明的装置和方法来精加工。在精加工中环槽11在活塞10上被切出或车削，在活塞10上镗出活塞销孔13，活塞10的裙边15的复杂外形由粗、精车加工车出，合适地按施工图来生产另件。槽脊17形成于各环槽11之间以及最下的环槽11和活塞10的顶19之间。

如图2中所示，活塞10绕轴线12旋转并被置于相对于车刀14的刀尖处以便车削活塞裙的复杂外形。

装置

现在参见图3至图5，其中显示出一种机床或装置，以16标号，按本发明制成，以精加工活塞之类，例如活塞10。装置16包括一个拼合的花岗石之类或铸铁的基础床身，标号为18，装在调整器或脚20上以调整床身18的水平。基础床身18吸收装置16的振动并提供热稳定性。在图5中清楚显示床身18包括内藏的切屑和冷却润滑液槽22以便切屑和冷却润滑液从床身18的一端出去。

参见图3，标号24的车削组件被装在基础床身18上。车削组件24包括一个车削或切削工具14用来在车削工位26上车削活塞10的裙边。切削工具14装在拖板28上，拖板28由一个线性马达或滑动传动装置32所驱动能相对于底座件30滑动。也可以是，传动装置可采用液压的。拖板28能被线性马达32驱动于车削的原来位置、车削的半精车位置和车削的精车位置之间。车削组件24增加了计算机数控对活塞10进行复杂车削的能力。

还有装在基础床身18上的是一个镗削组件，标号为34。镗削组件34包括一个用来镗削活塞10上活塞销孔13的镗刀36，用假想线显示。活塞销孔13可以是直的或者退拔的，当活塞10被定位于镗削工位40上时由镗刀36镗孔。

驱动马达42通过镗杆44来驱动镗刀36。为了在镗杆44上装刀，可以制备一个椭圆孔，镗削马达和它的杆44都是装在滑座46上以便沿着箭头48所指示的方向中的一个作滑动。镗削滑座46由轴承（未示出）可滑动地支持在底座件52上。滑座46由一个滚珠丝杆（未示出）驱动，滚珠丝杆又被一个无碳刷的伺服马达50驱动。也可以是，采用液压驱动。镗削滑座46能够在镗削的原来位置和一个或多个镗削的工作位置之间运动，以便镗削活塞10上的活塞销孔13。还有，镗杆44的垂直位置最好是可调节的。

标号为54的切槽组件被装在辅助床身或主滑座72上，它是通过滚柱轴承74可滑动地装在基础床身18上的，在图5中清楚示出。辅助床身72由一个促动装置或机构所驱动，该机构包括一个无碳刷伺服电机76，该电机76驱动一个滚珠丝杆77把辅助床身72在第一和第二极限位置78和80之间滑动，如图3中的假想线所示。

装置16也包括一个头架组件，标号为82，和一个尾架组件，标号为84，它们两个都装在辅助床身72上和它一起移动。头架和尾架组件82和84配合着夹持活塞10并把它绕水平轴线12旋转。还有，头架和尾架组件82和84保持活塞10在整个辅助床身72的运动过程中都沿着水平轴线12旋转（即在两个极限位置78和80之间）。

头架组件82包括一个传统的卡盘86和一个心轴89，心轴89由一个无碳刷伺服或驱动马达88通过皮带-带轮传动机构90以传统的方式旋转。

尾架组件84包括一个尾架或心轴件92，它被装在一个尾架滑座94上。心轴件92和心轴89配合以传统的方式旋转它们之间的活塞10。

闩紧机构包括头架闩件83和尾架闩件85，用来保证活塞销孔13对于裙边15的复杂外形的角度公差。头架闩件83由气动控制把锁紧件（未示出）移动顶着心轴89的扁平部分。尾架闩件85也由气动控制把一个键（未示出）移入形成于心轴件92上的键槽（未示出）中。这些锁紧件也提供组件82和84在装卸活塞时的适当定位。心轴89的角度位置由接在该轴上的一个编码器87通过控制系统（未示出）来提供。

尾架滑座94被装在滚珠丝杆96上，通过滚珠丝杆96的转动反复地按箭头99所示的两个方向中的一个所需方向移动。滚珠丝杆96由一个无碳刷伺服或驱动马达98通过皮带-带轮传动机构100以传统的方式所驱动。伺服马达98以及其他前面说过的马达都适宜于在完全的计数机数控下工作。也可以是，传动也能包括液压传动。

切槽组件54包括一对切槽工具56和58，如图6中所示。切槽工具56在活塞10的下面粗加工环槽，而切槽工具58在横向精加工活塞10的环槽。两个切槽工具56和58都装在切槽滑座61上以便按箭头63所示方向中的一个选定的方向滑动。而，切槽滑座61是装在第二切槽滑座60上以便按照箭头62所示方向中的一个选定的方向滑动。这样，切槽工具56和58能在64处对活塞10切槽，通过滑座60和61的同步运动而制备退拔槽。

切槽滑座60由滚珠丝杆66驱动着滑动，而滚珠丝杆66由无碳刷伺服或驱动马达68通过皮带-带轮传动机构70所驱动。也可以是，装设一个带有可滑动编码器的液压传动。切槽滑座60由轴承（未示出）可滑动地支持在驱动马达68上。切槽滑座61也以同样方式可滑动地被驱动。

现在参见图7，其中示出完成本发明方法的以装置16的操作为实施例的各工步的流程图。

操作

在工步110中，一个合格的工件，例如活塞10，在装料工位102上被自动地装入装置16中，如图3中所示，这是通过一个自动装料机构来完成的，它保持正确的活塞销角度方位以保证正确地加工活塞10。

在工步112中，活塞10由于滚珠丝杆96的转动而被夹紧在卡盘86和心轴件92之间。

在工步114中，主滑座或辅助床身72被滑动移动着直至活塞10被正确地放置在镗孔工位40。

在工步116中，镗削滑座46就从它的镗削原来位置移动至它的镗削工作位置，在活塞10上镗削销孔13。

在工步118中，镗削滑座46就退回它的原来位置。

在工步119中，头架和尾架闩件83和85，原先都是被闩着的，现在各自被打开。

在工步120中，活塞10在心轴件92和卡盘86之间绕着水平轴线12旋转。

在工步122中，主滑座72在马达76的通过滚珠丝杆77的作用下，沿着水平轴线12快速前进至车削工位26。

在工步124中，线性马达32使得拖板28把车削工具26推前至它的半精加工位置。

在工步128中，活塞10的粗切槽工作在切槽滑座60前进后由切槽工具56来完成，如工步126所示的那样。这基本上和半精加工同时完成，如工步128所示。在活塞10的裙边的半精加工完成后，以及粗加工槽完成后，辅助床身72把活塞10移出工位26。

在工步130中，车削组件24前进至它的精加工位置。

在工步131中，精加工切槽工具58对活塞10的槽进行精加工。

在工步132中，辅助床身72反向运动，把活塞10移回进入工位26，同时切槽滑座60被移至它的原来位置。

在工步133中，裙边被精加工。此外活塞10由于卡盘86的卡爪退后（未示出）而松开，因此活塞10的环槽脊17能被精车。

在工步134中，车削组件24移回至它的原来位置。

在工步136中，辅助床身72移至一个下料位置，头架组件82停止活塞10的旋转，如在工步138中所示。

在工步139中，闩紧机构再次被闩紧。

在工步140中，活塞10被松开，这是说如果原先是夹紧的话，通过滚珠丝杆96的反转，把心轴件92从卡盘86上移开。

在工步142中，活塞10就像它被装料的形式那样地自动地下料。

装置16被希望和活塞检查组件（未示出）一起工作，该检查组件可设置在装置16的附近。检查组件检测活塞的外径、活塞销孔尺寸和自动地把数据输回至装置16的控制系统（未示出）。

本发明的装置和方法提供很多优点。例如，活塞10的裙边15和活塞10的销孔13和环槽11之间的相互关系都被保持着相对地不变，因此减小了积累误差。同时，装置16占有小的厂房面积，当生产需要改变时能容易地从一个地点移至另一地点。同时，各种车削、镗削和切槽组件24、34和54能各自地被在基础床身18或辅助床身72上增加或减少或置于不同的位置，增加了灵活性。基础床身18以及辅助床身72提供了良好的吸振性能和热稳定性，这是对于活塞10在进行加工时以及活塞10沿着水平轴线12被在各车削和镗削工位之间移动时来说的。同时，由于活塞沿着水平轴线12运动的范围有限，循环时间被缩短。

Claims (11)

1、一种自动地精加工活塞(10)之类的装置(16)由下列各件组成：

基础床身(18)；

车削组件(24)，它包括装在车削工位(26)的车削工具(14)，能往返于车削原来位置，该车削工具被用来至少车削活塞(10)的裙边(15)；

镗削组件(34)，它包括装在镗削工位(40)的镗刀(36)，能往返于镗削原来位置和镗削工作位置之间，以在活塞镗出一个孔(38)；

辅助床身(72)被该基础床身所支持，能活动；

切槽组件(54)包括至少一个切槽工具(56和58)，装成能往返于切槽原来位置，该切槽工具被用来在活塞上切槽；

尾架组件(84)；

头架组件(82)，该尾架和头架组件相配合着在予定的径向位置上夹紧活塞并保持着该径向位置，并使活塞绕水平轴线(12)旋转以便该切槽和车削工具工作；

促动装置，使该辅助床身相对于基础床身运动；

本装置(16)的特征在于：

该切槽组件和该尾架和头架组件(84)被装在该辅助床身上，其中该促动装置(76，77)把该辅助床身沿着水平轴线直线地推动，因此夹持于尾架和头架组件之间的活塞从在该床身上的装料工位102上，沿着水平轴线直线地移动到该车削和镗削工位，而其中的活塞在作镗削、切槽和车削工位之间的移动时以及在镗削、切槽和车削时，被头架和尾架组件沿着水平轴线保持在予定的径向位置上。

2、如权利要求1中的装置，其特征为促动装置用来使基础床身在该车削和镗削工位之间沿着水平轴线作往复，各个该车削和镗削组件被装在该基础床身上。

3、如权利要求2中的装置，其特征为该切槽组件还包括一个第二切槽工具（56和58），被装成能在第二切槽原来位置和粗切槽位置之间运动。

4、如权利要求3中的装置，其特征为该第一和第二切槽工具都被装在至少一个横向滑座（61）上，因而可一起作滑动运动。

5、如权利要求4中的装置，其特征为包括一个第二横向滑座（60），它被装在该横向滑座上以便作相对的滑动运动。

6、如权利要求2中的装置，其特征为该车削和切槽组件都被装在水平轴线的相对的两侧上，其中的车削工具也被用来车削活塞的各槽脊。

7、如权利要求1中的装置，其特征为还包括闩紧机构（83和85）用来把该尾架和头架组件锁紧在绕着水平轴线的予定径向位置上。

8、一种用于精加工活塞之类的方法，该方法包括下列步骤：

夹紧（112）一个未精加工的活塞（10）于装料工位（102）上沿着水平轴线（12）的予定径向位置，并保持该径向位置;旋转（120）该被夹紧的活塞，使它绕着水平轴线;切槽（128，131）于该旋转的活塞上，该方法的特征为包括下列步骤：

从装料工位直线地沿水平轴线移动被夹紧的活塞;

直线地移动（114）被夹紧的活塞沿着水平轴线往返于镗削工位（40）以便在其中镗削（116，118）出一个孔（38）;

直线地移动（122，132）旋转着的活塞沿着水平轴线往返于车削工位（26）以便至少车削（124，128，130，132，134）活塞的裙边部分（15）;

在镗削、车削和切槽时，保持活塞于沿着水平轴线的予定径向位置。

9、如权利要求8中的方法，其特征为包括首先半精加工（128）旋转着的活塞然后精加工（133）旋转着的活塞的步骤。

10、如权利要求9中方法，其特征为包括步骤：把旋转着的活塞沿着水平轴线在半精加工步骤以后从车削工位进入第一方向，然后移动（132）该旋转着的活塞沿着水平轴线进入相反于第一方向的第二方向，回到车削工位以精加工该旋转着的活塞。

11、如权利要求8或9或10中的方法，其特征为该切槽步骤包括首先粗切槽（128）于该旋转着的活塞上，和然后精切槽（131）于该旋转着的活塞上两个步骤。

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