[发明专利]活塞外圆偏心加工方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种活塞外圆偏心加工方法，尤其涉及一种机车的活塞外圆偏心加工方法。

技术背景：

活塞是机车发动机的心脏，在发动机工作中承受交变的机械负荷和热负荷，是发动机中工作条件最恶劣的关键零部件之一。随着机车整车对发动机的动力性、经济性、环保性及可靠性的要求越来越严格，为减少发动机的摩擦功损失，降低油耗、噪声和排放，活塞需要具有耐热性、耐磨性、平稳的导向性和良好的密封功能。为满足以上的功能要求，目前活塞大多采用轻质高强度新材料，且其在切削加工方面也具有很强的工艺特点，通常将活塞的外圆设计成异型外圆，即垂直于活塞轴线的横剖面为椭圆或修正椭圆，椭圆度沿轴线方向按一定的规律变化。

由于活塞裙部推力面与气缸壁仅有β＝80°～100°圆弧能接触，故在侧向力的作用下，有将圆的裙部压扁的趋势，同时迫使销座轴向的裙部伸长；活塞顶上受到燃气压力的作用，使活塞顶部在销座跨度内发生弯曲，并使活塞裙部有向外扩张的趋势；活塞销座处材料堆积，使裙部的销座方向上产生大于其垂直方向的热变形。因此，为防止活塞在气缸内卡死或引起局部加速磨损，必须在设计时使销座方向的金属多削去一些，把活塞销座轴线作为椭圆的短轴。

现有技术中活塞外圆偏心加工方法主要是偏心车削的加工方法。但此种方法需要专门制作偏心工装，制造工装复杂、加工周期长，偏心加工的灵活性差。反复装夹工装使加工后的工件尺寸稳定性差。加工活塞的种类窄，产品市场占有速度慢。

发明内容：

本发明所要解决的问题是：克服现有技术的不足，提供一种能够在有回转轴功能的数控机床上对活塞外圆进行偏心铣削的加工方法。

本发明的技术方案是：在有回转轴功能的数控机床上，将活塞定位拉紧。

根据加工效率，加工表面的粗糙度，加工材料的材质选择铣刀。然后构建铣刀运行轨迹的数学模型，其中R代表加工活塞的毛坯半径，ε代表偏心距，ρ代表铣刀实际加工点到圆心的距离，θ代表ε与ρ之间的夹角。在数控机床上编制宏程序。接着输入各项参数原始数值。接下来运行宏程序，对活塞进行加工。最后程序运行完毕，加工结束。

宏程序的建立包括以下步骤：

步骤SS1：程序开始；

步骤SS2：计算铣刀运行轨迹的实际加工点到圆心的距离即加工点的位置坐标；

步骤SS3：判断活塞旋转的角度是否大于原始输入的ψ值的绝对值。

步骤SS4：铣刀在Z轴方向上进刀；

步骤SS5：判断铣刀在Z轴方向上的进刀位置。

步骤SS6：程序结束。

本发明通过利用机床编程功能的二次开发可进行多类活塞外圆偏心削边加工，操作方便，解决了目前的活塞偏心加工车削制造工装、周期长的缺陷，实现了偏心加工的灵活性，可以使得加工活塞的种类大大增加，企业现场可进行批量加工，产品质量容易保证；且本发明的活塞外圆偏心铣削加工方法简单，可靠，为实现活塞偏心加工工艺技术的应用又提供了新的方法，显著提高了机车发动机活塞外圆偏心加工灵活性。具备较高的实用价值。

附图说明：

图1为本发明活塞外圆偏心加工方法的流程图。

图2为本发明活塞外圆偏心加工方法中数控机床中使用宏程序的流程图。

图3为本发明活塞外圆偏心加工方法中各参数的定义的主视图。

图4为图3的左视图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的描述。

图1为本发明活塞外圆偏心加工方法的流程图。

首先在有回转轴功能的数控机床上，将活塞定位拉紧。其次根据加工效率，加工表面的粗糙度，加工材料的材质选择铣刀。然后构建铣刀运行轨迹的数学模型，其中R代表加工活塞的毛坯半径，ε代表偏心距，ρ代表铣刀实际加工点到圆心的距离，θ代表ε与ρ之间的夹角，并在数控机床上编制宏程序。输入各项参数原始数值。然后运行宏程序，对活塞进行加工。程序运行完毕，加工结束。

图2为本发明活塞外圆偏心加工方法中数控机床中使用宏程序的流程图。宏程序的建立包括以下步骤：

步骤SS1：程序开始；

步骤SS2：计算铣刀运行轨迹的实际加工点到圆心的距离即加工点的位置坐标；

步骤SS3：判断活塞旋转的角度是否大于原始输入的ψ值的绝对值。

步骤SS4：铣刀在Z轴方向上进刀；

步骤SS5：判断铣刀在Z轴方向上的进刀位置。

步骤SS6：程序结束。