[发明专利]一种活塞销孔超声加工工艺及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种活塞销孔超声加工工艺及装置，属于超声加工技术领域。

背景技术

活塞是汽车发动机的"心脏"，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。活塞的功用是承受气体压力，并通过活塞销传给连杆驱使曲轴旋转。作为发动机中的主要配件之一，活塞与活塞环、活塞销等零件组成活塞组，与气缸盖等共同组成燃烧室，承受燃气作用力并通过活塞销和连杆把动力传给曲轴，以完成内燃发动机的工作过程。由于活塞处于一个高速、高压和高温的恶劣工作环境，又要考虑到发动机的运行平稳及耐用，因此要求活塞也必须要有足够的强度和刚度，导热性好，耐热性高，膨胀系数小(尺寸及形状变化要小)，相对密度小(重量轻)，耐磨及耐腐蚀，还要成本低。

其中，用来放置活塞销的活塞销孔的机械性能至关重要，由于在曲柄连杆机构中，活塞与缸套的往复运动过程中，就存在着活塞销与(活塞)销孔之间的旋转运动，二者之间虽然没有很高的相对运动速度，但是存在着很大的作用力，这样，在相互接触之间就会产生接触应力和切向运动阻力-摩擦力，因而会造成摩擦损失，严重时，会在摩擦力的作用下造成零件的损坏。因此，最大程度上减少活塞销与活塞销孔的摩擦力就显得十分重要，尤其是尽量降低活塞销孔内表面的摩擦值方面，由于活塞销孔内表面狭小的加工空间较小致使减小活塞销孔内表面的摩擦值一直是个难题，且传统的加工工艺也很难有所突破。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种全新的活塞销孔加工工艺，该加工工艺融合了超声加工技术，能够有效减小活塞销孔内表面的粗糙度值，进而提升活塞销与活塞销孔的工作性能。

本发明还提供一种活塞销孔超声加工机床，借助该活塞销孔超声加工机床以实现该超声加工工艺。

本发明的技术方案如下：

一种活塞销孔超声加工机床，包括床身及设置在床身上的：

纵向进给滑台，用于放置活塞工件；

固定装置，设置在纵向进给滑台上，用于固定活塞工件；

横向进给滑台，包括设置在横向进给滑台上的超声加工执行器，利用超声加工执行器对销孔内圆面完成超声加工。

优选的，所述固定装置包括升降装置及设置在升降装置底端的压料装置，实现压料装置压紧活塞工件上顶面。

优选的，所述升降装置选用压料气缸或油缸。

优选的，所述压料装置的底面设置有与活塞工件上顶面相配合的软胶体。此设计的好处在于，压料装置压紧活塞工件时，其底面采用外形与活塞工件上顶面相配合的软胶体，一方面能够与活塞工件配合的严丝合缝，保证活塞工件压紧后的稳定性，另一方面软胶体可避免硬接触，以防损伤活塞工件。

优选的，所述横向进给滑台包括对称设置在纵向进给滑台两侧的左侧进给滑台和右侧进给滑台，左侧进给滑台和右侧进给滑台上分别设置有超声加工执行器。此设计的好处在于，利用两个滑台对活塞销孔从左右两侧同时进给加工，可提高加工效率。

优选的，所述床身上还设置有径向定位装置，所述径向定位装置位于纵向进给滑台一侧，包括伸缩装置及设置在伸缩装置一端的菱形销，菱形销可与销孔重合，用于实现销孔的径向精定位；

优选的，所述伸缩装置选用定位气缸或油缸。

优选的，所述纵向进给滑台、左侧进给滑台和右侧进给滑台均通过液压缸驱动或马达驱动丝杆螺母机构或马达驱动齿轮齿条机构实现进给。

一种活塞销孔超声加工工艺，利用上述的活塞销孔超声加工机床，包括以下步骤：

(1)将活塞工件镗孔，得到销孔；

(2)将镗孔后的活塞工件放置在纵向进给滑台上，实现竖直方向的定位且使销孔处于水平方向；

(3)利用径向定位装置的菱形销，使其进入销孔与待加工销孔重合，然后竖直方向上的升降装置启动，使升降装置底端的压料装置压紧活塞工件上顶面；

(4)径向定位装置的菱形销退出，纵向进给滑台前行将活塞工件移动到超声加工机床主轴旋转中心与活塞销孔中心重合的位置；

(5)启动超声加工机床，U轴机构径向进给使刀头贴紧销孔内圆面，超声加工执行器启动及主轴旋转使刀头开始超声加工，后续通过左侧进给滑台和右侧进给滑台向活塞工件中心移动完成销孔内圆面的超声加工。

优选的，步骤(1)中，镗孔后得到的销孔，当为铝合金材质时，销孔内圆面的粗糙度为Ra0.6-1.0；当为碳钢材质时，销孔内圆面的粗糙度为Ra1.0-1.4。

优选的，步骤(1)中，镗孔后得到的销孔，当为铝合金材质时，销孔内圆面的粗糙度为Ra0.8；当为碳钢材质时，销孔内圆面的粗糙度为Ra1.2。