RU2134630C1

RU2134630C1 - Method for working barrel profile of piston rings

Info

Publication number: RU2134630C1
Application number: RU97114055/02A
Authority: RU
Inventors: Ю.П. Холмогорцев; Е.С. Устимов; В.И. Меренков; Г.Р. Гофман
Original assignee: Открытое акционерное общество "ЧТЗ"
Priority date: 1997-08-01
Filing date: 1997-08-01
Publication date: 1999-08-20

Abstract

FIELD: plastic working of metal in manufacture of piston rings for internal combustion engines. SUBSTANCE: method involves loosely fitting pack of piston rings on mandrel between beveled thrust washers; placing pack in grinding casing; imparting rotational and reciprocating motion along casing axis to mandrel and simultaneously imparting precessional motion to individual pin of each ring at frequency W equal to rotational speed of mandrel and additional oscillatory nutation motion at frequency Ω equal to reciprocating motion frequency, with nutation frequency exceeding precession frequency (Ω ≥ ω. W). Nutation changes angle between pins of rings from α to β, with α being less than 2 deg and β being within the range of 3-5 deg. EFFECT: increased efficiency, wider range of shapes of barrel profiles and improved quality of piston rings. 2 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области металлообработки и может быть использовано при изготовлении поршневых колец, например для двигателей внутреннего сгорания. The present invention relates to the field of metalworking and can be used in the manufacture of piston rings, for example, for internal combustion engines.

Известен способ обработки поршневых колец бочкообразного профиля (см., например а. с. N 1093501, B 24 B 19/11) при котором набранные в пакет поршневые кольца помещают в инструментальный блок в виде притирочной гильзы и сообщают их осям прецессионное движение относительно оси гильзы. A known method of processing piston rings of a barrel-shaped profile (see, for example, a.s. N 1093501, B 24 B 19/11) in which the piston rings assembled in the bag are placed in the tool block in the form of a lapping sleeve and inform their axes of the precession movement relative to the axis of the sleeve .

Недостатком его является низкая производительность и неравномерность износа рабочей поверхности притирочной гильзы. Its disadvantage is low productivity and uneven wear of the working surface of the grinding sleeve.

Известен способ, являющийся прототипом предлагаемого решения (см. А.А. Штейн, В. Х. Авербух, Т. С. Соколова, Бочкообразные поршневые кольца, ж. "Автомобильная промышленность" N 8, 1987 г. стр. 7-8), использование которого позволяет повысить производительность и увеличить срок службы инструментального блока. The known method, which is the prototype of the proposed solution (see A.A. Stein, V. Kh. Averbukh, T. S. Sokolova, Barrel-shaped piston rings, J. "Automotive industry" N 8, 1987, pp. 7-8) , the use of which allows to increase productivity and increase the service life of the tool unit.

В известном способе пакету притираемых колец кроме прецессионного движения их осей сообщают возвратно-поступательное перемещение вдоль оси практичной гильзы. Это позволяет величить производительность притирки и увеличить срок службы притирочной гильз за счет использования всей длины ее рабочей части. In the known method, in addition to the precession movement of their axes, a packet of grinding rings is informed of reciprocal movement along the axis of the practical sleeve. This allows you to increase the performance of lapping and increase the service life of the lapping sleeves by using the entire length of its working part.

Существенным недостатком известного способа является то, что прецессия совершается с постоянным углом между собственной осью каждого из притираемых колец и осью гильзы как при прямом, так и при обратном ходе. Это ограничивает возможность дальнейшего повышения производительности притирки и расширения диапазона получаемых форм бочкообразного профиля колец. A significant disadvantage of this method is that the precession occurs with a constant angle between the own axis of each of the grinding rings and the axis of the sleeve both in the forward and reverse motion. This limits the possibility of further improving the grinding performance and expanding the range of the resulting barrel-shaped ring profile shapes.

Другим существенным недостатком известного способа является то, что частота возвратно-поступательных перемещений пакета колец значительно меньше (обычно в 3-7 раз) частоты вращения оправки и, следовательно, частоты процессии, т.е. Ω ≤ ω. Это также отрицательно сказывается на производительности процесса. Another significant drawback of the known method is that the frequency of the reciprocating movements of the packet of rings is much lower (usually 3-7 times) than the frequency of rotation of the mandrel and, consequently, the frequency of the procession, i.e. Ω ≤ ω. It also negatively affects process performance.

Обеспечить повышение производительности притирки, расширить диапазон получаемых форм бочкообразного профиля и улучшить его качество стало возможным, используя способ, при котором пакет колец надевают на оправку, располагая его между упорными шайбами, помещают в притирочную гильзу, сообщают оправке вращение и возвратно-поступательное осевое перемещение, а также движение собственной оси каждого из колец по круговой конической поверхности (прецессия) и частотой ω, равной частоте вращения оправки, при этом собственной оси каждого из колец сообщают дополнительное движение (нутацию), происходящее одновременно с прецессией с частотой Ω ≫ ω, равной частоте осевых возвратно-поступательных перемещений, значительно большей частоты прецессии, и изменяющее угол между собственной осью каждого из колец и осью гильзы от α до β, которые в зависимости от диаметра, толщины колец и формы их бочкообразного профиля принимают равными α ≤ 2^o, β = 3-5^o.To increase the grinding performance, expand the range of the resulting barrel-shaped profile and improve its quality, it became possible using the method in which a pack of rings is put on the mandrel, placing it between the thrust washers, placed in a lapping sleeve, the mandrel is informed of rotation and reciprocal axial movement, as well as the movement of the own axis of each of the rings on a circular conical surface (precession) and frequency ω equal to the frequency of rotation of the mandrel, while the proper axis of each of the rings additional motion (nutation) is reported that occurs simultaneously with the precession with a frequency of Ω ≫ ω equal to the frequency of axial reciprocating movements, much greater than the precession frequency, and changing the angle between the own axis of each ring and the axis of the sleeve from α to β, which, depending from the diameter, thickness of the rings and the shape of their barrel-shaped profile is taken equal to α ≤ 2 ^o , β = 3-5 ^o .

На фиг. 1 показана схема движения собственной оси каждого из притираемых колец под действием прецессии и нутации, на фиг. 2 - пример устройства для осуществления способа притирки. In FIG. 1 shows a diagram of the motion of the own axis of each of the grinding rings under the action of precession and nutation, in FIG. 2 is an example of a device for implementing the grinding method.

По предлагаемому способу пакет поршневых колец надевают свободно на оправку, располагая его между упорными шайбами и помещают в притирочную гильзу. Сообщают оправке вращение с частотой ω и возвратно-поступательное перемещение вместе с пакетом притираемых колец вдоль оси гильзы с частотой Ω. Одновременно собственным осям 1 (фиг. 1) каждого из колец сообщают движение по круговой конической поверхности 2 (прецессию) с частотой ω, равной частоте вращения оправки. Прецессию осей колец осуществляют под углом δ относительно оси 3 гильзы. Кроме того, собственной оси каждого из колец сообщают дополнительное колебательное движение 4 (нутацию). Нутацию осуществляют одновременно с прецессией, но с частотой Ω. Частоту нутации принимают равной частоте возвратно-поступательных перемещений и по величине значительно большей, чем частота прецессии Ω ≫ ω от 5 до 10 раз. According to the proposed method, a package of piston rings is freely put on the mandrel, placing it between the thrust washers and placed in a lapping sleeve. The mandrel is informed of rotation with frequency ω and reciprocating movement together with a packet of grinding rings along the axis of the sleeve with frequency Ω. At the same time, the proper axes 1 (Fig. 1) of each of the rings report movement along a circular conical surface 2 (precession) with a frequency ω equal to the frequency of rotation of the mandrel. The precession of the axes of the rings is carried out at an angle δ relative to the axis 3 of the sleeve. In addition, an additional oscillatory motion 4 (nutation) is reported to the own axis of each of the rings. The nutation is carried out simultaneously with the precession, but with a frequency of Ω. The nutation frequency is assumed to be equal to the frequency of reciprocating movements and in magnitude significantly larger than the precession frequency Ω ≫ ω from 5 to 10 times.

Нутация изменяет угол между собственной осью 1 каждого из притираемых колец и осью 3 гильзы от α до β. В зависимости от диаметра, толщины колец и формы их бочкообразного профиля, углы принимают равными α ≤ 2^o и β = 3-5^o.Nutation changes the angle between the own axis 1 of each of the grinding rings and the axis 3 of the sleeve from α to β. Depending on the diameter, thickness of the rings and the shape of their barrel-shaped profile, the angles are taken equal to α ≤ 2 ^o and β = 3-5 ^o .

Введение дополнительного колебательного движения - нутации обеспечивает значительную интенсификацию процесса притирки. Одновременно это позволяет расширить диапазон получаемых форм бочкообразного профиля и улучшить его качество. The introduction of additional oscillatory motion - nutation provides a significant intensification of the grinding process. At the same time, this allows us to expand the range of the obtained barrel-shaped shapes and improve its quality.

Предлагаемый способ может быть осуществлен, например, с помощью устройства, показанного на фиг. 2. The proposed method can be implemented, for example, using the device shown in FIG. 2.

Устройство содержит инструментальный блок 1 в виде притирочной гильзы и оправку 2 с резьбовым хвостовиком, закрепляемым в шпинделе хонинговального станка. На оправке размещены верхняя 3 и нижняя Y упорные шайбы, соединяемые с ней с помощью шпонок 5. Между шайбами установлены свободно надеваемые на оправку притираемые поршневые кольца 6. Пакет колец поджимают к рабочим торцам упорных шайб с помощью быстросменной шайбы 7 и гайки 8, исключая зажим колец по торцам. The device comprises a tool block 1 in the form of a grinding sleeve and a mandrel 2 with a threaded shank fixed in the spindle of the honing machine. Upper 3 and lower Y thrust washers are placed on the mandrel, connected to it with the help of dowels 5. Between the washers, grinding piston rings 6 are freely put on the mandrel. A pack of rings is pressed against the working ends of the thrust washers using a quick-change washer 7 and nut 8, excluding the clamp rings on the ends.

Рабочие торцы упорных шайб, прилегающие к торцам притираемых колец, выполнены под углами α и β к плоскости, перпендикулярной к оси оправки. The working ends of the thrust washers adjacent to the ends of the grinding rings are made at angles α and β to a plane perpendicular to the axis of the mandrel.

При включении станка оправка получает вращение и возвратно-поступательное перемещение с частотами, соответственно ω и Ω.
В верхнем положении пакета колец, в начальный момент движения вниз, верхняя упорная шайба 3 поворачивает собственные оси поршневых колец под углом α относительно оси гильзы, равным углу ее скоса.When the machine is turned on, the mandrel receives rotation and reciprocation with frequencies, respectively, ω and Ω.
In the upper position of the package of rings, at the initial moment of downward movement, the upper thrust washer 3 rotates its own axis of the piston rings at an angle α relative to the axis of the sleeve equal to the angle of its bevel.

В нижнем положении пакета колец, в начальный момент движения вверх, нижняя упорная шайба 4 своим скошенным торцом поворачивает собственные оси поршневых колец под углом β относительно оси гильзы. In the lower position of the package of rings, at the initial moment of movement upward, the lower thrust washer 4 with its beveled end rotates its own axis of the piston rings at an angle β relative to the axis of the sleeve.

В промежуточном положении, при изменении направления возвратно-поступательного перемещения, собственные оси каждого из поршневых колец получают угол наклона, промежуточный между углами α и β.
С учетом указанного суммарное движение собственных осей 1 каждого из поршневых колец будет происходить (см. фиг. 1) по круговой конической поверхности 2 (прецессия) с частотой ω, равной частоте вращения оправки, характеризующейся углом δ = α+0,5(β-α) и дополнительного колебательного движения 4 (нутация), происходящего одновременно с прецессией, с частотой Ω, равной частоте возвратно-поступательного перемещения колец, изменяющего угол между собственной осью 1 каждого из колец и осью 3 гильзы от α до β.
Предлагаемый способ обработки бочкообразного профиля поршневых колец позволяет значительно интенсифицировать процесс притирки. Одновременно он позволяет расширить диапазон получаемых форм бочкообразного профиля и улучшить его качество.In the intermediate position, when the direction of the reciprocating movement changes, the eigen axes of each of the piston rings receive an inclination angle intermediate between the angles α and β.
Given this, the total movement of the own axes 1 of each of the piston rings will occur (see Fig. 1) along a circular conical surface 2 (precession) with a frequency ω equal to the frequency of rotation of the mandrel, characterized by an angle δ = α + 0.5 (β- α) and additional vibrational motion 4 (nutation), which occurs simultaneously with the precession, with a frequency Ω equal to the frequency of the reciprocating movement of the rings, changing the angle between the proper axis 1 of each ring and the axis 3 of the sleeve from α to β.
The proposed method of processing a barrel-shaped profile of the piston rings can significantly intensify the grinding process. At the same time, it allows you to expand the range of the resulting barrel-shaped shapes and improve its quality.

Claims

A method of processing the barrel-shaped profile of piston rings by grinding in which a packet of rings is put on the mandrel, freely positioning it between the thrust washers with bevels, placed in a grinding sleeve and inform the mandrel of the rotation and reciprocating axial movement, and the precession motion a frequency equal to the rotation frequency of the mandrel, characterized in that the nut axis of each of the rings additionally inform the nutation movement from the condition of changing the angle between the axis of each ring and Sue sleeve from not more than 2 to 3-5 ^o ^o depending on the diameter, thickness and shape of the barrel rings profile, wherein movement of nutation performed with a frequency equal to the axial reciprocating movement of the mandrel and the precession frequency exceeding 5-10 times .