[发明专利]一种理想圆柱孔珩磨头装置及其构造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高缸孔圆柱度的珩磨工艺改进方法与珩磨头结构装置，尤其是涉及一种针对现有珩磨头运动轨迹分布存在缺陷，采用油石条错位分布结构，实现油石珩磨轨迹的均匀分布，从而提高缸孔加工精度的工艺控制方法与装置。

背景技术

在发动机制造工艺中，珩磨加工是最重要的一道工序，用以保证缸孔最终的精度指标。珩磨头上装载着珩磨油石，珩磨时带动油石不断的进行往复旋转，从而精密切除圆柱孔材料。因此珩磨头的结构、运动性能必将对珩磨精度产生直接影响。

目前发动机生产厂家所采用的珩磨头是多条油石平行于磨头轴线方向，以相同的夹角均匀分布在珩磨头的圆周上。该对称结构可以保证珩磨头在工作过程中所受的力对称分布，从而避免振动带来的对加工精度的影响。

然而油石上磨粒的运动轨迹分布直接决定缸孔表面材料的去除情况，轨迹分布越密，材料去除得越多；轨迹分布越稀，材料去除得越少。改变珩磨轨迹，主要是靠调整磨头运动参数实现，但是在磨头的运动参数中，往复速度和旋转速度只能改变磨粒的轨迹沿缸孔圆周上的分布，这是由于磨头的往复速度和旋转速度改变，会引起磨头往复周期内的磨头旋转相位角θ的变化，从而改变磨粒轨迹沿缸孔圆周上的分布均匀性；下端点停留时间除了改变相位角θ外，也只能改变缸孔下端部分区域内被珩磨的程度；上下端越程量在改变相位角θ的同时，还可以改变磨粒轨迹在缸孔轴向方向上的分布情况，当油石的上下越程大于或等于油石的长度-即磨头上的油石在缸孔上下两端均全部超出缸孔时，整个缸孔高度上磨粒轨迹分布才会均匀，而实际生产中这是不可能的。因此磨粒轨迹沿缸孔高度方向上分布的不均匀性是无法通过调节磨头运动参数得到改善。将这种磨粒轨迹分布的不均匀性缺陷称之为珩磨过程中的原理性缺陷。

经对现有技术的文献检索发现，均未涉及一种从磨粒轨迹重构研究出发，用于改善珩磨原理性缺陷的磨头结构与设计方法。例如“大直径珩磨头”(参见中国发明专利，公开号CN201872070A)，涉及一种用于大直径孔的磨头结构；“多功能珩磨头”(参见中国发明专利，公开号CN101758450A)，涉及一种仅用一个珩磨头来使被加工工件经过车削后直接加工出高精度、高表面粗糙度的表面；“涨缩式珩磨头，，(参见中国发明专利，公开号CN101633148A)，涉及一种用于加工带有宽度大于单条油石的凹槽或缺口的工件。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种达到整体磨粒轨迹分布均匀，能够实现缸孔壁面材料珩磨磨去量趋于均匀的效果的理想圆柱孔珩磨头装置及其构造方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种理想圆柱孔珩磨头装置，该装置包括：

磨头架：空心的圆柱状结构，周向交替错位开设有基座孔；

进给杆：设在磨头架的中心位置；

油石基座：安装在基座孔内；

油石：固定在油石基座上。

所述的基座孔开设有两排，相邻的基座孔为上下交错排列。

所述的进给杆呈圆锥形结构。

所述的油石基座可沿基座孔的导向槽滑动。

所述的油石基座为楔形块，内侧的斜面与进给杆的锥面相贴合。

所述的油石为砂条。

一种理想圆柱孔珩磨头装置的构造方法，包括以下步骤：

第一步，利用现有的珩磨装置，重构珩磨过程中的轨迹；

第二步，沿缸孔的轴向取一剖面，统计得出该剖面上磨粒轨迹分布曲线；

第三步，另绘多条步骤二中的分布曲线，沿着横坐标即缸孔的轴向分别将这些曲线的中心移到适当位置，改变油石行程；同时沿着横坐标伸缩每一条分布曲线的作用宽度，改变的油石长度；

第四步，分别计算出步骤三中各曲线对应的磨头行程范围与油石的长度，计算出各条油石间的相互位置关系；

第五步，根据步骤四的计算结果，设计制造出满足该结果的油石分布的珩磨头装置。

所述的缸孔的圆柱度和圆度是由珩磨头装置结构和运动轨迹决定。

与现有技术相比，本发明的珩磨头针对现有珩磨工艺中存在的加工缺陷，提出一种改善磨粒轨迹在缸孔高度方向上分布不均的方法。通过调整油石的分布，调节各油石条作用区域，达到整体磨粒轨迹分布均匀，能够实现缸孔壁面材料珩磨磨去量趋于均匀的效果，具体包括以下优点：