本公開涉及一種例如用于銑削發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔的具有刀片(insert)補(bǔ)償?shù)你娤鞴ぞ摺?/p>

背景技術(shù)：

通常，對汽油發(fā)動(dòng)機(jī)缸體和柴油發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的缸孔進(jìn)行機(jī)加工以接近尺寸公差和表面光潔度公差以便保持壓縮并提供足夠的油保持。在傳統(tǒng)方法中，在去除鑄件拔模斜度(如果必要的話)后，使用多步驟鏜孔工藝對缸孔進(jìn)行機(jī)加工以控制尺寸并通過珩磨工藝對缸孔進(jìn)行精加工以控制表面光潔度。在鏜孔工藝中通常使用三個(gè)獨(dú)立的步驟：粗鏜、半精鏜和精鏜。每個(gè)步驟通常需要具有固定直徑的工具。此外，精鏜工具通常需要后處理直徑測量儀和工具調(diào)整頭以在工具磨損時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償而保持直徑一致。每個(gè)鏜孔步驟的每個(gè)鏜孔周期需要大約10至15秒。機(jī)加工之后的珩磨工藝通常也具有三個(gè)步驟。第一個(gè)步驟(通常稱為粗珩磨道次(pass))可以直接受精鏜后得到的汽缸尺寸和表面光潔度的影響。這種傳統(tǒng)方法可以生產(chǎn)高質(zhì)量的缸孔，但是可能相對不夠靈活并且需要大量的機(jī)床投資。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在至少一個(gè)實(shí)施例中，提供一種銑削工具。該工具可包括：伸長的主體，具有縱向軸線；多個(gè)切削刀片，每個(gè)切削刀片具有切削刃和切削半徑，所述多個(gè)切削刀片連接到伸長的所述主體并沿縱向軸線間隔開；其中，所述多個(gè)切削刀片中的一個(gè)或更多個(gè)在第一切削半徑和第二切削半徑之間是機(jī)械可調(diào)的。

在一個(gè)實(shí)施例中，第一切削半徑和第二切削半徑之間的差為至少10μm。所述一個(gè)或更多個(gè)機(jī)械可調(diào)的切削刀片可固定到所述主體上的附連表面。所述一個(gè)或更多個(gè)機(jī)械可調(diào)的切削刀片可被構(gòu)造為在整個(gè)附連表面上平移。在一個(gè)實(shí)施例中，所述一個(gè)或更多個(gè)機(jī)械可調(diào)的切削刀片可附連到套筒，所述套筒可附連到所述伸長的主體。在另一實(shí)施例中，所述多個(gè)切削刀片中的所有切削刀片在第一切削半徑和第二切削半徑之間是機(jī)械可調(diào)的，第一切削半徑和第二切削半徑之間的差為至少10μm。所述多個(gè)切削刀片可沿縱向軸線跨越至少100mm。所述多個(gè)切削刀片可布置為至少兩列，每個(gè)切削刀片在第一切削半徑和第二切削半徑之間可以是機(jī)械可調(diào)的。在一個(gè)實(shí)施例中，所述多個(gè)切削刀片中的一個(gè)或更多個(gè)在多個(gè)位置之間是機(jī)械地和遞增地可調(diào)的。

在至少一個(gè)實(shí)施例中，提供一種銑削工具。所述銑削工具可包括：伸長的主體，具有縱向軸線；多個(gè)切削刀片，連接到伸長的所述主體，沿縱向軸線間隔開，并包括分別具有第一切削半徑和第二切削半徑的可平移的第一切削刀片和可平移的第二切削刀片，第一切削半徑與第二切削半徑相差至少10μm。

在一個(gè)實(shí)施例中，第一切削半徑和第二切削半徑之間的差為至多50μm。所述多個(gè)切削刀片中的上半部分的切削刀片的平均切削半徑可小于所述多個(gè)切削刀片中的下半部分的切削刀片的平均切削半徑。所述多個(gè)切削刀片中的頂部三分之一的切削刀片的平均切削半徑可小于所述多個(gè)切削刀片中的底部三分之一的切削刀片的平均切削半徑。所述多個(gè)切削刀片可被構(gòu)造為產(chǎn)生垂直于所述伸長的主體的縱向軸線的非均勻的力分布。在一個(gè)實(shí)施例中，所述多個(gè)切削刀片包括至少四個(gè)不同的切削半徑。第一切削半徑可與第二切削半徑相差至少15μm。

在至少一個(gè)實(shí)施例中，提供一種銑削工具。所述銑削工具可包括：伸長的主體，具有縱向軸線以及第一端和第二端；第一切削刀片、第二切削刀片和第三切削刀片，連接到伸長的所述主體并按照從第一端到第二端的順序沿著縱向軸線間隔開，每個(gè)切削刀片具有切削半徑；其中，第二切削刀片的切削半徑大于第一切削刀片和第三切削刀片的切削半徑。

第三切削刀片的切削半徑可大于第一切削刀片的切削半徑。所述銑削工具可包括連接到伸長的所述主體并沿縱向軸線間隔開的至少六個(gè)切削刀片。所述多個(gè)切削刀片中的上半部分的切削刀片的平均切削半徑可小于所述多個(gè)切削刀片中的下半部分的切削刀片的平均切削半徑。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述至少六個(gè)切削刀片中的上半部分的切削刀片的平均切削半徑小于所述至少六個(gè)切削刀片中的下半部分的切削刀片的平均切削半徑。

附圖說明

圖1是用于成型發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔的鏜孔工藝的示意性剖視圖；

圖2是根據(jù)實(shí)施例的用于成型發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔的內(nèi)插銑削工藝的示意性剖視圖；

圖3是根據(jù)實(shí)施例的由內(nèi)插銑削工藝形成的錐形發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔的示意性剖視圖；

圖4是根據(jù)實(shí)施例的進(jìn)行粗珩加工后的圓柱形發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔的示意性剖視圖；

圖5是用于成型發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔的傳統(tǒng)三步驟鏜孔工藝的流程圖；

圖6是根據(jù)實(shí)施例的用于成型發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔的內(nèi)插銑削工藝的流程圖；

圖7是根據(jù)實(shí)施例的具有恒定切削半徑的銑削工具、力分布和得到的發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔壁的示意性剖視圖；

圖8是根據(jù)實(shí)施例的具有可調(diào)整的切削半徑的銑削工具、力分布和得到的發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔壁的示意性剖視圖；

圖9是根據(jù)實(shí)施例的具有可調(diào)整的切削刀片的銑削工具的透視圖；

圖10是根據(jù)實(shí)施例的圖9的可調(diào)整的切削刀片的放大視圖；

圖11是示出了作為深度的函數(shù)的若干缸孔的直徑的曲線圖，包括使用具有可調(diào)整的切削刀片的銑削工具形成的缸孔；

圖12是示出了使用具有可調(diào)整的切削刀片的銑削工具切削的多個(gè)缸孔的缸孔直徑的曲線圖；

圖13是根據(jù)實(shí)施例的銑削切削刀片的紋理切削刃的平面圖；

圖14a是根據(jù)實(shí)施例的紋理切削刃的正弦輪廓的示例；

圖14b是根據(jù)實(shí)施例的紋理切削刃的方波輪廓的示例；

圖14c是根據(jù)實(shí)施例的紋理切削刃的三角波輪廓的示例；

圖14d是根據(jù)實(shí)施例的紋理切削刃的鋸齒波輪廓的示例；

圖15是根據(jù)實(shí)施例的具有可調(diào)整角度的切削刀片的銑削工具的示意性側(cè)視圖。

具體實(shí)施方式

根據(jù)需要，在此公開本發(fā)明的詳細(xì)實(shí)施例；然而，應(yīng)理解，所公開的實(shí)施例僅是本發(fā)明的示例，本發(fā)明可以以各種和替代的形式實(shí)施。附圖不一定按比例繪制；一些特征可被夸大或最小化以顯示特定部件的細(xì)節(jié)。因此，在此公開的具體結(jié)構(gòu)和功能細(xì)節(jié)不應(yīng)被解釋為限制，而僅作為教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員以各種方式利用本發(fā)明的代表性基礎(chǔ)。

參照圖1，示出了用于形成發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔10的傳統(tǒng)鏜孔工藝。發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔10可以形成在發(fā)動(dòng)機(jī)缸體鑄件(例如灰鑄鐵或致密石墨鑄鐵發(fā)動(dòng)機(jī)缸體鑄件)中，形成在插入于鋁制或鎂制發(fā)動(dòng)機(jī)缸體中的鑄鐵缸套中，或者形成在有涂層(例如，熱噴涂鋼涂層)的鋁制發(fā)動(dòng)機(jī)缸體中。發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔壁12可以具有初始直徑(例如鑄鐵缸套直徑)，或者其可以在發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的鑄造期間例如使用鑄造型芯形成。然而，初始直徑可以在圖示的鏜孔工藝之前被機(jī)加工(例如，“切塊”)或以其它方式形成以例如去除鑄件拔模斜度。如上所述，傳統(tǒng)的鏜孔工藝包括三個(gè)獨(dú)立的鏜孔步驟：粗鏜、半精鏜和精鏜。在每個(gè)鏜孔步驟期間，具有附連的一個(gè)或更多個(gè)切削刀片16的鏜桿14圍繞鏜桿的縱向軸線18旋轉(zhuǎn)以將材料從發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔壁12去除。切削刀片16相對于縱向軸線18具有固定的切削半徑，其在鏜孔工藝之前大于發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔壁12的半徑。鏜桿的縱向軸線18也是發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔10的縱向軸線。作為鏜孔工藝的結(jié)果，發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔壁12的半徑變得與切削刀片的切削半徑相同。在粗鏜、半精鏜和精鏜步驟期間使用不同的鏜桿14和/或切削刀片16以在每個(gè)步驟期間增加切削半徑。精鏜桿在鏜桿上通常具有后處理測量儀和到徑向調(diào)整頭的反饋回路以補(bǔ)償?shù)镀p。

因此，對發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔進(jìn)行鏜孔是不靈活的過程。每個(gè)鏜孔步驟具有固定切削半徑的相應(yīng)工具，并且對于每個(gè)鏜孔步驟必須改變工具以增加切削半徑。對發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔進(jìn)行鏜孔對于每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔幾何形狀需要多個(gè)鏜孔工具(例如，對于傳統(tǒng)的三步驟鏜孔工藝為三個(gè))。如果在一組發(fā)動(dòng)機(jī)上使用多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔幾何形狀，則所需的鏜孔工具的數(shù)量會快速增加。因此，鏜孔工具可以代表大量的資本投資，特別是當(dāng)不同的發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔幾何形狀的數(shù)量增加時(shí)。此外，存放和維護(hù)所有不同鏜孔工具的需要可能變得資源密集。此外，精鏜桿上的后處理測量儀和調(diào)整頭是昂貴的，并且可能與在第一道次珩磨之前使用的類似量具重復(fù)。

除不靈活且不具成本效益之外，鏜孔工藝還具有相對長的周期時(shí)間。如上所述，每個(gè)鏜孔步驟花費(fèi)大約10至15秒。因此，對每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔完成三個(gè)鏜孔步驟(粗鏜、半精鏜和精鏜)花費(fèi)30至45秒。鏜孔之后，執(zhí)行粗珩加工，然后執(zhí)行至少一個(gè)附加的半精珩或精珩加工。粗珩加工通?；ㄙM(fèi)約40秒，使得一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔的鏜孔和粗珩的總時(shí)間基本上長于一分鐘(例如，30秒的鏜孔+40秒的粗珩＝總共70秒)。因此，雖然傳統(tǒng)的鏜孔工藝可以產(chǎn)生高質(zhì)量的發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔，但是該工藝通常是昂貴且不靈活的并且具有長的周期時(shí)間。

參照圖2，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，也可以使用內(nèi)插銑削工藝來產(chǎn)生高質(zhì)量的發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔。在內(nèi)插銑削中，銑削工具20可以插入到發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔10中并用于沿圍繞發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔10的周邊的路徑去除材料。發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔10可以是發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔襯套(諸如鑄鐵缸套)，或者可以是其上具有涂層(諸如熱噴涂鋼涂層(例如，ptwa(plasmatransferredwirearc)))的鋁制缸孔。銑削工具20可以具有主體22和例如直接或經(jīng)由套筒連接到主體22的多個(gè)切削刀片24。切削刀片24可以沿著主體22的長度延伸并且沿著長度間隔開。主體的長度可以與主體22的縱向軸線26對應(yīng)?？梢跃哂醒刂v向軸線26延伸的兩列或更多列28的切削刀片24，例如兩列、三列或四列28。列28可以布置成直線，或者它們可以交錯(cuò)，使得刀片布置在圍繞主體22的周邊的不同位置處。

在至少一個(gè)實(shí)施例中，主體22和切削刀片24可以延伸或跨越發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔10的整個(gè)高度。例如，主體22和切削刀片24可以延伸或跨越至少100mm，例如至少110mm、130mm、150mm或170mm。切削刀片24的列28可以包括兩個(gè)或更多個(gè)刀片，例如至少五個(gè)、八個(gè)、十個(gè)或更多個(gè)刀片。切削刀片24的總數(shù)量可以是每列刀片的數(shù)量乘以列28的數(shù)量。因此，如果有四列且每列有十個(gè)刀片，則總共可以有四十個(gè)切削刀片24。如圖2所示，兩列或更多列28可以彼此偏移，使得一列中的刀片24去除由于刀片24之間的間隙30而未被另一列去除的材料。在一個(gè)實(shí)施例中，列28可以成對構(gòu)造，其中，刀片24偏移以去除由另一列28留下的間隙30中的材料?？删哂幸唤M、兩組或更多組的對，從而產(chǎn)生偶數(shù)列28。

在內(nèi)插銑削工藝期間，主體22可圍繞其縱向軸線26旋轉(zhuǎn)。然而，與鏜孔不同，主體的縱向軸線26不與發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔10的縱向軸線32對應(yīng)或匹配。銑削工具20的切削半徑(例如，從切削刀片的尖端到主體的縱向軸線)小于發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔10的半徑。因此，銑削工具主體22可以插入到發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔10中(例如沿“z”方向)，使得主體22和切削刀片24延伸或跨越發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔10的整個(gè)高度。主體22可圍繞其縱向軸線26旋轉(zhuǎn)，然后圍繞發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔壁12的周邊運(yùn)動(dòng)以從其去除材料。在一個(gè)實(shí)施例中，在內(nèi)插銑削工藝期間，主體22可以在z方向上保持恒定或基本恒定(例如，主體22相對于發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔10不向上和向下移動(dòng))。主體22可在x-y平面中移動(dòng)以沿預(yù)定路徑移動(dòng)并增加發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔10的尺寸。主體22可沿圓形路徑移動(dòng)，該圓形路徑的半徑或直徑大于當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔的半徑或直徑以增加發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔的半徑/直徑。

基于工具類型、工具運(yùn)動(dòng)、所得到的表面結(jié)構(gòu)和材料應(yīng)用，內(nèi)插銑削可以與內(nèi)插機(jī)械粗糙化區(qū)分開。內(nèi)插粗糙化通常包括旋轉(zhuǎn)工具，其被構(gòu)造為圍繞缸孔的周邊移動(dòng)以選擇性地去除材料，從而使表面粗糙化(例如，形成凹槽)。然而，內(nèi)插粗糙化不是去除均勻(或接近均勻)厚度的材料以增加缸孔的直徑。此外，內(nèi)插粗糙化僅用于鋁制或鎂制發(fā)動(dòng)機(jī)缸體，以制備表面用于隨后的涂層(例如，ptwa)，而不是在鑄鐵缸套或已經(jīng)涂覆的鋁制發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔中形成受控的缸孔直徑。

可以執(zhí)行兩轉(zhuǎn)或更多轉(zhuǎn)或道次(例如，完整的圓圈)。在一個(gè)實(shí)施例中，第一轉(zhuǎn)可以去除大部分材料(例如，最大程度地增加發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔的直徑)。后續(xù)的轉(zhuǎn)可比第一轉(zhuǎn)去除更少的材料，并且每轉(zhuǎn)可以依次去除更少的材料。例如，第一轉(zhuǎn)可以使發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔10的直徑增加多達(dá)3mm，諸如0.5至3mm、1至3mm、1至2.5mm、1.5至3mm或2至3mm。第二轉(zhuǎn)可以使發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔10的直徑增加多達(dá)1.5mm，諸如0.25至1.5mm、0.25至1mm、0.5至1.5mm、0.5至1.25mm或0.75至1.25mm或約1mm(例如，±0.1mm)。第二轉(zhuǎn)之后的轉(zhuǎn)可以使發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔10的直徑增加多達(dá)0.5mm，例如從0.1至0.5mm或0.25至0.5mm。上述的直徑增加僅是示例，并且在一些情況下，在不同的轉(zhuǎn)期間，直徑可以更多或更少地增加。

內(nèi)插銑削的轉(zhuǎn)或道次可以大體上比鏜孔步驟更快。如上所述，鏜孔步驟通?；ㄙM(fèi)10至15秒。相比之下，發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔的內(nèi)插銑削道次可以花費(fèi)8秒或更少，例如7秒、6秒或5秒或更少。在一個(gè)實(shí)施例中，內(nèi)插銑削道次可花費(fèi)2至5秒、3至5秒、4秒或約4秒(例如±0.5秒)。因此，如果在發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔銑削工藝期間執(zhí)行兩轉(zhuǎn)或三轉(zhuǎn)，則總銑削時(shí)間可以小于25秒，例如小于20秒或小于15秒。對于僅兩轉(zhuǎn)的銑削加工，總銑削時(shí)間可以小于10秒。

在內(nèi)插銑削工藝期間，來自發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔側(cè)壁對工具的反作用力可以使得工具徑向向內(nèi)撓曲(例如，朝向發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔的中心或縱向軸線)。對于相對長的銑削工具，諸如所公開的用于一次銑削發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔的整個(gè)高度的100mm或更長的工具，撓曲可能更大。因此，內(nèi)插銑削旋轉(zhuǎn)可以在發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔側(cè)壁12中產(chǎn)生輕微的錐度，發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔10的直徑通常從缸孔的頂部到底部減小。圖3示出了錐形發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔40的示意性示例。如圖所示，被稱為缸孔頂部的第一端42比被稱為缸孔底部的第二端44具有更大的直徑。缸孔壁46的直徑在圖3中被示出為以恒定速率連續(xù)減小，然而，這僅是簡化的圖示。直徑可以在朝向缸孔底部的區(qū)域中局部增加(例如，直徑可以不連續(xù)減小)，且/或直徑減小的速率可以不是恒定的(例如，其通?？梢允侵笖?shù)的)。在一個(gè)實(shí)施例中，內(nèi)插銑削工藝可以產(chǎn)生截頭圓錐形缸孔，其在第一端42處具有相對大或?qū)挼闹睆剑⒃诘诙?4處具有相對小或窄的直徑。每個(gè)附加的內(nèi)插銑削道次可產(chǎn)生新的截頭圓錐形缸孔，其可以具有更大的寬直徑和/或窄直徑。如上所述，截頭圓錐形缸孔可以沿著縱向軸線具有局部變化的直徑，并且該術(shù)語不意味著表示精確的幾何形狀。

在內(nèi)插銑削工藝(例如，一轉(zhuǎn)或更多轉(zhuǎn))之后，可以對擴(kuò)大的發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔執(zhí)行珩磨工藝?？梢詧?zhí)行珩磨工藝以向發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔提供更精確的幾何形狀和/或表面光潔度。珩磨通常包括圍繞縱向軸線旋轉(zhuǎn)包括兩個(gè)或更多個(gè)珩磨油石的珩磨工具，同時(shí)在發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔中沿著z方向(例如，上下)振蕩珩磨工具。珩磨油石通常由通過粘合劑粘結(jié)在一起的磨料顆粒形成。磨料顆?？梢跃哂心チ３叽?，其可以通過磨粒尺寸號或顆粒的尺寸(例如，以微米計(jì))來表示。沿徑向方向?qū)︾衲ビ褪┘恿σ栽黾痈卓椎闹睆健?/p>

在傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔鏜孔工藝期間，通常具有三個(gè)珩磨步驟(類似于鏜孔步驟)：粗珩、半精珩和精珩。這些珩磨步驟可以依次去除更少的材料(例如，使缸孔的直徑增加越來越小的量)。此外，鏜孔工藝通常產(chǎn)生大致呈圓柱形的缸孔。例如，所得到的缸孔可以具有25μm或更小(諸如多達(dá)20μm)的圓柱度。因此，傳統(tǒng)的珩磨加工不會產(chǎn)生諸如上面公開的通過內(nèi)插銑削得到的錐形或截頭圓錐形發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔。特別地，第一或粗珩加工是受得到的缸孔幾何形狀影響最大的珩磨步驟。

因此，公開了一種改進(jìn)的珩磨工藝，其可以減小或消除發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔中的錐度以產(chǎn)生圓柱形或大致呈圓柱形的發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔50，例如圖4所示。改進(jìn)的珩磨工藝可以是改進(jìn)的粗珩工藝，這是因?yàn)榇昼窆に囎钕扔龅姐娤骱蟮陌l(fā)動(dòng)機(jī)缸孔。傳統(tǒng)的粗珩工藝分別使用已確定的約180μm的磨粒尺寸和100kgf(千克力)的珩磨力。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這些傳統(tǒng)的珩磨參數(shù)難以消除或減小發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔中的錐度。然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過增加磨粒尺寸和/或增加珩磨力，可以使用粗珩工藝來消除或減小發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔中的錐度。

在一個(gè)實(shí)施例中，與傳統(tǒng)的粗珩磨油石(例如，約180μm)相比，可以增加粗珩磨油石的磨粒尺寸。例如，磨粒尺寸可以增加到至少200μm、210μm、220或230μm。這些磨粒尺寸可以是平均磨粒尺寸。在可以或可以不與增加磨粒尺寸相結(jié)合的另一個(gè)實(shí)施例中，與傳統(tǒng)的粗珩磨力(例如，約100kgf)相比，可以增加在粗珩加工期間的珩磨力。例如，粗珩磨力可以增加到至少150kgf、200kgf、250kgf、300kgf或350kgf。在一個(gè)實(shí)施例中，粗珩磨力可以增加到150至350kgf或其中的任何子范圍，諸如175至325kgf、200至325kgf、250至325kgf或約300kgf(例如，±10kgf)。代替絕對值，對于給定的珩磨工藝，粗珩磨力也可以相對于標(biāo)準(zhǔn)粗珩磨力增加。例如，與傳統(tǒng)的粗珩磨力相比，粗珩磨力可以增加至少1.5倍、2倍、2.5倍、3倍或3.5倍。因此，如果傳統(tǒng)的力為75kgf，則增加3倍將為225kgf。

代替調(diào)整粗珩參數(shù)，可以在半精珩步驟之前執(zhí)行一個(gè)或兩個(gè)微尺寸化(microsizing)步驟以消除或減小發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔中的錐度。在一個(gè)實(shí)施例中，可以在最終的銑削步驟和半精珩步驟之間插入微尺寸化步驟。微尺寸化使用固定直徑(非膨脹)主體上的磨料顆粒(例如，粘結(jié)的金剛石)來去除材料。與珩磨相比，該工具僅插入缸孔中和從缸孔中取出一次，而不是在同時(shí)發(fā)生工具膨脹的多個(gè)沖程中。根據(jù)所需要的切削量，可以使用單道次或多道次來執(zhí)行微尺寸化。

參照圖5，示出了傳統(tǒng)的鏜孔工藝的流程圖60。如上所述，傳統(tǒng)工藝包括三個(gè)鏜孔步驟：粗鏜62、半精鏜64和精鏜66。在鏜孔之后，通常在類似于鏜孔的三步驟過程中珩磨發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔，以粗珩步驟68開始。半精鏜64和精鏜66通常各自花費(fèi)至少10秒，而粗鏜通?；ㄙM(fèi)更長時(shí)間，諸如約15秒。因此，鏜孔工藝通?；ㄙM(fèi)約35秒或更長時(shí)間。傳統(tǒng)的粗珩步驟68花費(fèi)約40秒，導(dǎo)致從步驟62至步驟68的總時(shí)間為約75秒或更長時(shí)間。典型的三步驟珩磨工藝使發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔的直徑擴(kuò)大約90μm，通常第一(粗)珩磨步驟、第二珩磨步驟和第三珩磨步驟分別為約50μm、30μm和10μm的步長。

參照圖6，示出了上文公開的內(nèi)插銑削工藝的流程圖70。內(nèi)插銑削工藝可以從發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔產(chǎn)生過程中消除鏜孔。作為替代，該工藝可以包括粗銑步驟72和組合的半精銑/精銑步驟74(其可以被稱為第二銑削步驟74)。每個(gè)內(nèi)插銑削步驟可以包括圍繞發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔周邊的一轉(zhuǎn)或更多轉(zhuǎn)以通過從其中去除材料來增加發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔的直徑。在一個(gè)實(shí)施例中，粗銑步驟72可以僅包括圍繞發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔周邊的單轉(zhuǎn)或單道次。粗銑步驟可以使發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔的直徑增加多達(dá)幾毫米，例如約1至2mm。在一個(gè)實(shí)施例中，第二銑削步驟74可以包括圍繞發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔周邊的一轉(zhuǎn)或兩轉(zhuǎn)或者道次。第二銑削步驟74期間的每個(gè)道次可以去除更少的材料并且以比粗銑步驟72更小的量增加發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔的直徑。例如，每個(gè)道次可以使直徑增加多達(dá)1mm。在一個(gè)實(shí)施例中，可以用相同的工具或用同樣的工具(例如，相同的切削半徑)來執(zhí)行銑削步驟72和74。

銑削步驟72和74可以大體上比上述鏜孔工藝更短。在一個(gè)實(shí)施例中，每轉(zhuǎn)銑削可以花費(fèi)少于8秒，例如多達(dá)7秒、6秒、5秒或4秒。因此，包括一轉(zhuǎn)粗銑和兩轉(zhuǎn)半精銑/精銑的銑削工藝可以花費(fèi)少于24秒，并且可以短至12秒或更少。對于具有一轉(zhuǎn)粗銑和一轉(zhuǎn)第二銑削的銑削工藝而言，該過程可以花費(fèi)少于16秒，并且可以短至8秒或更少。因此，流程圖70中的珩磨前步驟(例如，銑削步驟)的總時(shí)間可以大幅并且明顯短于流程圖60中的珩磨前步驟(例如，鏜孔步驟)的總時(shí)間。如上所述，三步驟鏜孔工藝通常至少花費(fèi)35秒，該時(shí)間可以是3-轉(zhuǎn)銑削加工時(shí)間(例如，12秒，4秒/轉(zhuǎn))的幾乎三倍，并且超過2-轉(zhuǎn)銑削加工時(shí)間(例如，8秒，4秒/轉(zhuǎn))的四倍。

在銑削步驟72和74之后，可以執(zhí)行改進(jìn)的粗珩磨步驟76。如上所述，銑削步驟72和74可以產(chǎn)生錐形發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔，其可以被描述為具有窄端直徑和寬端直徑的截頭圓錐形缸孔。因此，除提供在典型的粗珩磨期間發(fā)生的更精確的幾何形狀和/或表面光潔度之外，改進(jìn)的粗珩磨步驟76還可以減小或消除缸孔中的錐度。改進(jìn)的粗珩磨步驟76可以從發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔的較窄端(例如，缸孔的底部，如圖3和圖4所示)去除額外的材料，以增加缸孔在較窄端的直徑。如上所述，可以通過增加珩磨油石的磨粒尺寸和/或增加珩磨油石施加的力/壓力來實(shí)現(xiàn)這種額外的材料去除。

傳統(tǒng)的粗珩磨步驟通常使發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔的直徑增加約50μm，第二道次和第三道次分別使缸孔的直徑增加30μm和10μm，總共增加約90μm。在改進(jìn)的粗珩磨步驟76中，發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔窄端的直徑可以增加大于傳統(tǒng)量的量以減小或消除錐度。換句話說，發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔的最小直徑可以增加大于傳統(tǒng)量的量以減小或消除錐度。在至少一個(gè)實(shí)施例中，最小直徑可以增加至少55μm，例如至少60μm、65μm、70μm、75μm、80μm、85μm、90μm、95μm或100μm。

在改進(jìn)的粗珩磨加工76之后，可以執(zhí)行附加的珩磨步驟。這些珩磨步驟可以與傳統(tǒng)的第二、第三或附加的珩磨步驟相同或相似。如上所述，傳統(tǒng)的多步驟珩磨工藝通常使發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔的直徑增加約90μm。在一個(gè)實(shí)施例中，通過改進(jìn)的粗珩磨步驟76和附加的珩磨步驟(例如，一個(gè)或兩個(gè)附加的珩磨步驟)，總的直徑增加可以明顯較大。例如，總的直徑增加可以是至少120μm、125μm、130μm、135μm、140μm、145μm或150μm?？偟闹睆皆黾涌梢詠碜缘玫降腻F形缸孔的最小端或窄端，或者可以來自得到的缸孔的任何其它直徑，包括寬端直徑或最大直徑。

改進(jìn)的粗珩磨步驟76可以與傳統(tǒng)的粗珩磨步驟68花費(fèi)相同或相似的時(shí)間量(例如，約40秒)。在至少一個(gè)實(shí)施例中，步驟72至76(例如，銑削和粗珩磨)的總時(shí)間可以是65秒或更少。例如，總時(shí)間可以是60秒、55秒或50秒或更少。因此，使用內(nèi)插銑削產(chǎn)生發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔的方法可明顯短于典型的使用傳統(tǒng)鏜孔工藝的75秒的周期時(shí)間。特別地，過程的珩磨前的部分(例如，鏜孔或銑削)可以切削一半以上。例如，與三步驟鏜孔工藝的35秒相比，具有兩轉(zhuǎn)銑削的銑削工藝可能僅花費(fèi)8秒。

參照圖7，銑削工具80(例如，側(cè)面切削立銑刀)可以具有沿著其長度(例如，平行于其縱向軸線)布置的多個(gè)切削刀片82，每個(gè)切削刀片具有切削刃84。在傳統(tǒng)銑削工具中，切削刀片82被構(gòu)造為使得每個(gè)切削刃84具有相同的切削半徑86。切削半徑86可被限定為從切削工具80的中心或縱向軸線88到切削刃84。

圖7中的工具80被示出為每個(gè)刀片82具有均勻切削半徑86的傳統(tǒng)設(shè)置。因此，相同的半徑可以在發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔壁92上產(chǎn)生均勻的力分布90。然而，如上所述，在內(nèi)插銑削工藝期間，可以產(chǎn)生來自發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔側(cè)壁對工具的反作用力。作為結(jié)果，產(chǎn)生彎矩94，這導(dǎo)致工具徑向向內(nèi)(例如，朝向發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔的中心或縱向軸線)撓曲。此外，發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的結(jié)構(gòu)剛度可能存在局部變化，這可能導(dǎo)致工具彎曲或不均勻的部件變形，并且可能導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔中的尺寸誤差。這可以導(dǎo)致在內(nèi)插銑削工藝期間在發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔壁92中產(chǎn)生錐度96。當(dāng)銑削用于其他應(yīng)用時(shí)，深凹腔以一系列較短的層進(jìn)行精加工，順序切削直到達(dá)到全深度。這種方法明顯增加了機(jī)加工周期時(shí)間和工具磨損率，但在許多應(yīng)用中是必要的以滿足所需的公差。

然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過調(diào)整各個(gè)切削刀片的切削半徑，可以減小或消除錐度。參照圖8，示出了銑削工具100(例如，側(cè)面切削立銑刀)，其可以具有沿著其長度(例如，平行于其縱向軸線)布置的多個(gè)切削刀片102，每個(gè)切削刀片102具有切削刃104。與傳統(tǒng)銑削工具不同，切削刀片102被構(gòu)造為使得每個(gè)切削刃104不具有相同的切削半徑106。切削半徑106可被限定為從切削工具100的中心或縱向軸線108到切削刃104。工具100可允許單步驟全深度銑削工藝(例如，一次切削缸孔的整個(gè)高度)，而不需要多次順序切削。

如圖所示，可以具有多個(gè)不同的切削半徑106，使得至少具有兩個(gè)、三個(gè)、四個(gè)、五個(gè)或更多個(gè)不同的切削半徑106。在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)切削刀片102可以獨(dú)立地從第一半徑調(diào)整到第二半徑或從最小半徑調(diào)整到最大半徑。刀片102可以是可機(jī)械調(diào)整的，使得通過工具(例如，不直接通過手)實(shí)現(xiàn)調(diào)整。然而，工具100還可以包括不可調(diào)整的切削刀片102，或者可以連接多個(gè)切削刀片102，使得它們的切削半徑一起調(diào)整。切削工具100可以包括可獨(dú)立調(diào)整的、固定的和連接的切削刀片的任何組合。如圖8所示，可變切削半徑可在發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔壁112上產(chǎn)生非均勻的力分布110。

切削半徑106可以被配置為減小或消除發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔壁112中的錐度。例如，切削半徑可以被配置成校正由來自發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔壁112的反作用力引起的彎矩114所導(dǎo)致的工具100中的撓曲(如上所述)。在一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)或更多個(gè)切削刀片102的切削半徑106可以基于初始內(nèi)插銑削工藝來確定，所有的切削半徑均處于相同或基本相同的距離。在銑削工藝之后，可以測量發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔以確定缸孔中多個(gè)軸向位置處的尺寸變化。尺寸變化可以是每個(gè)位置處的平均變化。多個(gè)軸向位置可以對應(yīng)于切削刀片的位置，諸如刀片的中心點(diǎn)。尺寸變化可以表示為相對于編程或配置的半徑的“+”或“-”偏離。例如，半徑偏大20μm可以表示為“+20”，半徑偏小20μm可以表示為“-20”，或者反之亦然(符號可以是任一方向，只要其一致即可)。在測量和分析發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔之后，可以調(diào)整切削半徑106以具有與測量尺寸相同但符號相反的值。因此，如果某一刀片位置的半徑為+20，則切削半徑可以被調(diào)整為-20(例如，如果半徑偏大20μm，則刀片可以徑向向內(nèi)調(diào)整20μm)。可以使用上述方法來調(diào)整任何或所有的切削刀片。一旦已經(jīng)測量和分析了某一銑削工藝，便可以在未來的銑削工藝中使用調(diào)整后的半徑而無需重新校準(zhǔn)?；蛘撸梢栽谝欢〝?shù)量的銑削工藝之后重新校準(zhǔn)所述調(diào)整。

雖然上述過程可以提供用于調(diào)整切削半徑106的精確方法，但是可以使用任何合適的方法來調(diào)整切削半徑106以減小或消除發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔中的錐度。例如，可以使用建模來計(jì)算或預(yù)測切削半徑調(diào)整。在一個(gè)實(shí)施例中，可以使用有限元分析(fea)或有限元法(fem)來計(jì)算切削半徑調(diào)整。有限元分析作為常用方法在本領(lǐng)域中是已知的，因此將不再詳細(xì)說明。一般來說，它包括通過將實(shí)際對象分解成大量“有限元件”(例如小立方體)來分析或近似實(shí)際對象。然后可以使用數(shù)學(xué)方程來基于關(guān)于材料性質(zhì)的輸入而預(yù)測每個(gè)元件的行為。然后計(jì)算機(jī)或計(jì)算機(jī)軟件可以對所有個(gè)體元件行為進(jìn)行相加或求和以預(yù)測近似對象的行為。例如，在內(nèi)插銑削工藝中，銑削工具的性質(zhì)(例如，切削刀片的數(shù)量、尺寸、材料性質(zhì)、配置/布置等)、銑削過程(例如，切削半徑、施加的力等)和發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔(例如，材料性質(zhì)、缸孔的配置等)可以被輸入到專門編程的軟件中，然后與上述方法類似，其可以計(jì)算預(yù)期或近似的+/-值。

在另一實(shí)施例中，可以基于簡化的數(shù)學(xué)方程或假設(shè)進(jìn)行調(diào)整。例如，工具上的彎矩通常將導(dǎo)致銑削工具的遠(yuǎn)端向內(nèi)撓曲最大量，或者至少大于工具的近端。因此，可以假設(shè)，隨著沿工具長度的位置變遠(yuǎn)，工具將以總體上增加的量向內(nèi)撓曲。因此，可以使用數(shù)學(xué)公式基于增加的撓曲進(jìn)行調(diào)整。例如，公式可以隨著長度線性增加或指數(shù)增加，例如雙曲線增加。因此，切削半徑調(diào)整可遵循預(yù)測銑削期間工具的一般行為的公式。

在至少一個(gè)實(shí)施例中，刀片的切削半徑106可以具有一定的移動(dòng)范圍。移動(dòng)范圍可以被限定為第一(例如，最大)切削半徑和第二(例如，最小)切削半徑之間的差。在一個(gè)實(shí)施例中，第一切削半徑和第二切削半徑之間的差可以為至少5μm，例如至少10μm、15μm、20μm、25μm或30μm。在另一實(shí)施例中，第一切削半徑和第二切削半徑之間的差可以為至多50μm，例如至多45μm或40μm。例如，所述差可以為從5μm至35μm或其中的任何子范圍，諸如5至25μm、10至30μm、10至25μm、15至30μm、15至25μm或其它子范圍。每個(gè)切削刀片可以具有相同的移動(dòng)范圍，或者一個(gè)或更多個(gè)刀片可以具有不同的移動(dòng)范圍。例如，靠近工具底部的刀片可以具有較大的移動(dòng)范圍以便調(diào)整工具的向內(nèi)撓曲。

參照圖9和圖10，示出了具有可調(diào)整的切削刀片122的銑削工具120的實(shí)施例。刀片122可以是任何合適類型的切削刀片，諸如碳化鎢、立方氮化硼、金剛石或其他刀片。所示的銑削工具120是側(cè)面切削立銑刀，然而，所公開的可調(diào)整切削刀片122可應(yīng)用于或用于其他周緣銑削工具。工具120包括工具主體124，切削刀片122連接到工具主體124。切削刀片122可以直接連接到主體124，或者它們可以例如通過連接到主體124的套筒間接連接到主體124。如上所述，可以具有沿著工具的縱向軸線128延伸的兩列或更多列126的切削刀片122，例如兩列、三列或四列126。列126可以布置成直線，或者它們可以是交錯(cuò)的，使得刀片布置在圍繞主體124的周邊的不同位置(例如，如圖9所示)。在一個(gè)實(shí)施例中，列126可以被成對構(gòu)造，并且每對中的刀片122可以被構(gòu)造為使得列126中相同位置處的刀片可以具有相同的切削半徑106。例如，每列中自頂部起的第五個(gè)刀片可以具有“-15”位置，并且每列中自頂部起的第六個(gè)刀片可以具有“+10”位置。

在至少一個(gè)實(shí)施例中，主體124和切削刀片122可被構(gòu)造為延伸或跨越發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔的整個(gè)高度。例如，主體124和切削刀片122可以延伸或跨越至少100mm，諸如至少110mm、120mm、145mm或160mm。切削刀片122的列126可各自包括兩個(gè)或更多個(gè)刀片，例如至少五個(gè)、六個(gè)、七個(gè)、八個(gè)、九個(gè)、十個(gè)或更多個(gè)刀片。切削刀片122的總數(shù)量可以是每列刀片的數(shù)量乘以列126的數(shù)量。因此，如果有四列且每列有十個(gè)刀片，則總共可以有四十個(gè)切削刀片122。如圖9所示，兩列或更多列126可以彼此偏移，使得一列刀片122去除由于刀片122之間的間隙130而未被另一列去除的材料。在一個(gè)實(shí)施例中，列126可以被成對構(gòu)造，其中，刀片122偏移以去除由另一列126留下的間隙130中的材料?？纱嬖谝唤M、兩組或更多組的對，從而產(chǎn)生偶數(shù)列126。例如，圖9所示的工具包括四列126，每列包括十個(gè)切削刀片122。這些列被構(gòu)造為兩對，每對中的刀片位于工具主體124的相對兩側(cè)(例如，圍繞周邊成180°)。

參照圖10，示出了工具120的切削刀片122的近距離視圖。切削刀片各自具有切削刃132，其可形成用于測量刀片的切削半徑的參考點(diǎn)。每個(gè)刀片122可以固定到主體124。在圖9和圖10所示的實(shí)施例中，刀片122均通過緊固件134(例如螺釘)固定到主體124。緊固件可以延伸穿過刀片122中的開口或孔136并且延伸進(jìn)入主體124上的附連表面138的螺紋部分(未示出)。開口136可以是間隙孔，其直徑大于緊固件134的直徑，從而在最終擰緊緊固件134之前允許刀片122徑向向內(nèi)和向外移動(dòng)。刀片可以具有圍繞開口136的唇部140，其被構(gòu)造為接觸緊固件的頭部142并且將刀片122固定就位。

調(diào)整機(jī)構(gòu)144可被定位為鄰近于任何或所有切削刀片122，用以調(diào)整切削刃132的切削半徑。在一個(gè)實(shí)施例中，調(diào)整機(jī)構(gòu)144可包括調(diào)整螺釘146和調(diào)整構(gòu)件148。調(diào)整螺釘146可以是錐形的，使得其在頂部具有較大的直徑并且在其底部具有較小的直徑。調(diào)整螺釘146可以被主體124中的螺紋部分容納。調(diào)整構(gòu)件148可以被設(shè)置為鄰近于切削刀片122并且被構(gòu)造為接觸調(diào)整螺釘146。調(diào)整構(gòu)件148可以形成為鄰近于切削刀片122的壁，并且可接觸切削刀片122的側(cè)面。

在操作中，可以經(jīng)由調(diào)整螺釘146的旋轉(zhuǎn)通過調(diào)整構(gòu)件148(例如，壁)的運(yùn)動(dòng)來調(diào)整切削刀片122的切削半徑。在經(jīng)由緊固件134將切削刀片122固定到附連表面138之前，可以旋轉(zhuǎn)調(diào)整螺釘146，使得其被更深地?cái)Q入主體124的螺紋部分中，或者使得其從螺紋部分旋出或擰松。當(dāng)調(diào)整螺釘146被擰得更深時(shí)，螺釘?shù)腻F形直徑部分接觸并推動(dòng)調(diào)整構(gòu)件148，使得其徑向向外撓曲以增加刀片的切削半徑。當(dāng)調(diào)整螺釘146被擰松或松開時(shí)，螺釘?shù)腻F形直徑部分停止向調(diào)整構(gòu)件148施加力或施加較小的力，并且調(diào)整構(gòu)件148可部分地或完全地返回到其非撓曲位置，并允許切削半徑減小。因此，通過調(diào)整調(diào)整螺釘146，切削刀片122可以在整個(gè)附連表面138上平移，以可調(diào)整地增加或減小切削刀片122的切削半徑。該調(diào)整可以是可控的和可重復(fù)的。例如，可以基于調(diào)整螺釘146的旋轉(zhuǎn)數(shù)(例如，向內(nèi)或向外)遞增地控制切削半徑。

雖然圖9和圖10示出了調(diào)整機(jī)構(gòu)的示例，但是可以使用可控地且可靠地改變切削刀片的切削半徑的任何合適的調(diào)整機(jī)構(gòu)。例如，代替沿著附連表面138平移，切削刀片可以圍繞平行于工具的縱向軸線的軸線旋轉(zhuǎn)，以增加或減小切削半徑。此外，盡管切削刀片122被示出為直接固定到主體124，但是也可以例如使用套筒將它們間接地連接到主體124?？梢砸灶愃朴谏衔墓_的方式將刀片附連到套筒(例如，相對于套筒具有可調(diào)整的切削半徑)，然后可將套筒固定到主體124。

因此，公開一種具有可調(diào)整的切削刀片的銑削工具，其中，一個(gè)或更多個(gè)切削刀片的切削半徑可被改變或調(diào)整。該工具可以用于在內(nèi)插銑削工藝期間減小或消除發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔中的錐度。如上所述，工具上的彎矩可能導(dǎo)致其向內(nèi)撓曲并且沿著工具的縱向軸線去除的材料不一致。因此，可以例如基于實(shí)證檢驗(yàn)或建模來調(diào)整刀片，以補(bǔ)償在整個(gè)工具具有單個(gè)恒定切削半徑的情況下產(chǎn)生的尺寸誤差。

還意外地發(fā)現(xiàn)，尺寸誤差可能不會導(dǎo)致不斷減小的缸孔直徑(例如，連續(xù)的錐度)。相反，可能存在局部區(qū)域，在該局部區(qū)域中，銑削的直徑大于更朝向缸孔頂部的區(qū)域的銑削的直徑。因此，用于校正尺寸誤差的銑削工具可以包括依次從工具主體的第一頂端到工具主體的第二底端的至少三個(gè)切削刀片，其中，第二刀片的切削半徑大于第一刀片和第三刀片的切削半徑。這可以校正發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔中局部區(qū)域比其上方的區(qū)域具有更大直徑時(shí)的尺寸誤差。第一刀片的切削半徑可以大于第三刀片的切削半徑。當(dāng)然，多于三個(gè)的切削刀片可以連接到工具，并且所公開的三刀片序列可以出現(xiàn)在從工具的頂部到底部的刀片序列中的任何位置。

然而，可能存在缸孔直徑從缸孔的頂部到底部(例如，沿著工具的插入方向)減小的一般趨勢。因此，可以調(diào)整工具的切削半徑，使得其大體上從頂部到底部增加。在一個(gè)實(shí)施例中，工具上半部分的切削刀片可以被調(diào)整為其平均切削半徑小于工具下半部分的切削刀片的平均切削半徑。例如，如果沿著縱向軸線具有間隔開的十個(gè)切削刀片，則頂部的五個(gè)刀片的平均切削半徑可以小于底部的五個(gè)刀片的平均切削半徑。在另一實(shí)施例中，頂部三分之一的切削刀片的平均切削半徑可以被調(diào)整為小于底部三分之一的切削刀片的平均切削半徑。中間三分之一的切削刀片可以被調(diào)整為具有介于頂部三分之一刀片的平均切削半徑和底部三分之一刀片的平均切削半徑之間的平均切削半徑。例如，如果沿著縱向軸線具有間隔開的九個(gè)切削刀片，則頂部三個(gè)刀片的平均切削半徑可小于底部三個(gè)刀片的平均切削半徑。在一個(gè)示例中，中間三個(gè)刀片的平均切削半徑可小于底部三個(gè)刀片的平均切削半徑，但大于頂部三個(gè)刀片的平均切削半徑。如果切削刀片的數(shù)量不是二或三的倍數(shù)，則頂部/底部一半或三分之一可以通過向下或向上舍入來限定。例如，如果具有十個(gè)刀片，則頂部三分之一和底部三分之一可以各自包括三個(gè)刀片。

參照圖11和圖12，示出了展現(xiàn)使用可調(diào)整的切削刀片的改善的發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔直徑的尺寸控制的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。關(guān)于圖11，使用具有恒定切削半徑的工具銑削四個(gè)初始缸孔。圖11示出了作為相對于平臺面(deckface)的缸孔深度的函數(shù)的缸孔1至3的直徑。使用其刀片根據(jù)上述方法利用具有相反符號的相等偏移調(diào)整后的銑削工具重新切削缸孔4。為了測量差異，在缸孔4重新切削期間增加內(nèi)插銑削直徑。如圖11所示，隨著缸孔深度增加，缸孔1至3顯示缸孔直徑總體減小(除了一些局部增加，如上所述)。缸孔1至3顯示從頂部到底部直徑相差約為60μm，具有明顯的錐度。相比之下，缸孔4保持在40μm的窗口內(nèi)，并且沒有顯示從頂部到底部變窄的一般趨勢。

圖12示出了使用其刀片根據(jù)上述方法利用具有相反符號的相等偏移調(diào)整后的銑削工具銑削的v8發(fā)動(dòng)機(jī)的八個(gè)缸孔的缸孔直徑數(shù)據(jù)。如圖所示，所有八個(gè)缸孔的直徑從頂部到底部被控制在20μm的窗口內(nèi)。通常，上述傳統(tǒng)的三步驟鏜孔工藝通常也將直徑控制在20μm內(nèi)。因此，所公開的可調(diào)整的銑削工具可允許內(nèi)插銑削工藝接近或達(dá)到對發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔直徑的控制的類似或更好的水平，同時(shí)還提供上述其它改進(jìn)(例如，更短的周期時(shí)間、減少的工具投資、增加的靈活性)。例如，所公開的方法和工具可以將缸孔直徑控制在25μm或更小的窗口內(nèi)，例如多達(dá)20μm、多達(dá)15μm或多達(dá)10μm。

除呈錐形之外，使用銑削(例如，內(nèi)插銑削)產(chǎn)生發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔的另一潛在挑戰(zhàn)可能是所得到的缸孔壁的表面粗糙度。銑削工藝之后的珩磨工藝對于相對粗糙的表面可能更有效。用于產(chǎn)生發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔的傳統(tǒng)三步驟鏜孔工藝產(chǎn)生相對粗糙的表面，其允許此后有效的珩磨。然而，由于刀片排列和每個(gè)刀片上的相對長的光滑切削刃，銑削通常比鏜孔產(chǎn)生更光滑的表面。銑削刀片通常包括裝配有諸如碳化鎢、立方氮化硼或金剛石的工具材料的可拆卸刀片的刀體。刀片通常被安裝成一個(gè)面平行于工具軸線。與鏜孔和類似的內(nèi)部機(jī)加工工藝相比，銑削產(chǎn)生相對光滑的表面光潔度，平均粗糙度通常為約1微米ra。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這種低粗糙度可能使得側(cè)面切削銑削難以或不適合于后續(xù)加工(例如珩磨)需要最小粗糙度的一些應(yīng)用。珩磨通常需要最小的粗糙度，使得油石將在不施加過大的油石壓力的情況下切削和/或使得有珩磨油石的材料“咬”入。

參照圖13，示出了可以在所公開的銑削工藝中使用的切削刀片150。切削刀片150可以具有切削刃152。與傳統(tǒng)的平滑和平坦的銑削工具切削刃相反，切削刃152可以是相對粗糙的或有紋理的。例如，傳統(tǒng)的銑削切削刃通常具有小于6μm的平均粗糙度(rz)?？梢酝ㄟ^測量一定數(shù)量的采樣長度(例如，五個(gè)采樣長度)內(nèi)從最高峰到最低谷的垂直距離來計(jì)算平均粗糙度。然后通過對這些距離進(jìn)行平均來確定rz值。平均粗糙度僅對一定數(shù)量(例如，五個(gè))的最高峰和最低谷進(jìn)行平均，這可能導(dǎo)致極值，對rz值具有較大的影響(例如，與平均粗糙度ra相比)。rz可根據(jù)asme標(biāo)準(zhǔn)b46-1進(jìn)行限定。

切削刀片150的切削刃152可以比傳統(tǒng)銑削刀片切削刃具有更大的粗糙度(例如，平均粗糙度)。在一個(gè)實(shí)施例中，切削刃152的平均粗糙度(rz)可以為至少5μm，例如至少7.5μm、10μm、12μm或15μm。在另一實(shí)施例中，切削刃152的平均粗糙度(rz)可以為7至30μm，或其中的任何子范圍，諸如7至25μm、10至25μm、12至25μm、10至20μm或12至20μm。

切削刃152的表面粗糙度可以在被銑削的物體(例如，發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔)中產(chǎn)生類似的相應(yīng)的表面粗糙度。因此，具有12至20μm的平均粗糙度(rz)的切削刃152的切削刀片150可以產(chǎn)生具有12至20μm的平均粗糙度(rz)的發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔壁。在一個(gè)實(shí)施例中，具有相對粗糙的切削刃152的切削刀片150可以在上述內(nèi)插銑削過程中使用以在珩磨之前產(chǎn)生相對粗糙的銑削的發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔。相對粗糙的切削刃152可以僅在最終銑削道次或轉(zhuǎn)中使用以產(chǎn)生用于珩磨的較粗糙的表面。然而，切削刃152也可以用于最終道次之前的任何或所有銑削道次。

紋理切削刃152在圖13中示出為具有大致正弦形狀或輪廓，然而，可以使用產(chǎn)生所公開的表面粗糙度的任何合適的輪廓。參照圖14a至圖14d，示出了紋理切削刃的形狀或輪廓的若干示例。圖14a示出了正弦輪廓160，圖14b示出了方波輪廓162，圖14c示出了三角波輪廓164，圖14d示出了鋸齒波輪廓166。可以利用這些輪廓中的一個(gè)或更多個(gè)來產(chǎn)生切削刀片的切削刃，并且不同的切削刀片可以具有不同輪廓的切削刃。雖然輪廓160至166以示意性、理想化的形式示出，但是輪廓形狀可以是不太精確和更籠統(tǒng)的。

在一個(gè)實(shí)施例中，被構(gòu)造為接觸相同區(qū)域(例如，發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔中的一定高度或高度范圍)的切削刃的輪廓可以具有交錯(cuò)或偏移的峰和谷。峰可以指高于表面粗糙度的平均值的突起，谷可以指低于表面粗糙度的平均值的凹陷。因此，通過切削刃輪廓的峰和谷的交錯(cuò)，可在所得到的表面中形成較不極端的表面變化。例如，如果切削刀片布置成列且每列具有相同數(shù)量的刀片，則列中位于相同高度或位置的至少兩個(gè)刀片(例如，自頂部起第三個(gè)刀片)可以具有偏移或交錯(cuò)的峰和谷。

可以使用任何合適的方法產(chǎn)生具有相對粗糙的切削刃的切削刀片。切削刃可以最初形成為具有增加的表面粗糙度或表面輪廓，或者可以在稍后的步驟中提供增加的粗糙度或輪廓。如果在稍后的步驟中提供增加的粗糙度或輪廓，則可以使用任何合適的工藝產(chǎn)生增加的粗糙度。在一個(gè)實(shí)施例中，增加的粗糙度可以通過電火花加工(edm)產(chǎn)生，edm也可以稱為電火花腐蝕或其它名稱。edm通常涉及在工具電極和工件電極之間的一系列快速循環(huán)的電流放電，工具電極和工件電極由電介質(zhì)液體分離并受電壓影響。當(dāng)電極靠近在一起時(shí)，電極之間的電場變得大于電介質(zhì)的強(qiáng)度，電介質(zhì)破壞并允許電流流動(dòng)并且材料從兩個(gè)電極被去除。為了產(chǎn)生特定的輪廓或幾何形狀，可以沿著非?？拷ぜ?例如，切削刃)的期望路徑引導(dǎo)edm工具。

也可使用其它“非機(jī)械”方法來產(chǎn)生表面粗糙度和/或輪廓，例如電化學(xué)加工(ecm)、水射流切削或激光切削。然而，也可以使用機(jī)械方法，例如用磨輪研磨或用磨刷拋光?？梢杂脤?yīng)于切削刃的期望粗糙度的磨粒尺寸(例如至少5μm、7.5μm、10μm、12μm或15μm)來研磨或拋光切削刃。在一個(gè)實(shí)施例中，可以用磨粒尺寸為至少5μm、7.5μm、10μm、12μm或15μm的金剛石磨輪對切削刃進(jìn)行側(cè)面拋光/研磨。

除對切削刀片的切削刃進(jìn)行粗糙化或紋理化以產(chǎn)生更粗糙的發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔壁之外或作為替代，刀片可以是有角度的或傾斜的以提供相同或相似的結(jié)果(例如，更大的粗糙度)。參照圖15，有角度的銑削切削刀片170被示出為連接到刀體172。有角度的刀片170可以具有切削刃174，其具有相對于刀體172的縱向軸線176傾斜的定向(例如，不平行或垂直)。連接到刀體172的切削刀片中的一個(gè)或更多個(gè)(例如所有的切削刀片)可以具有有角度的切削刀片。因此，當(dāng)?shù)扼w圍繞縱向軸線176旋轉(zhuǎn)時(shí)，切削刃174可以沿著切削刃的高度去除不同量的材料，產(chǎn)生更大的表面粗糙度。

在一個(gè)實(shí)施例中，切削刃174的角度或傾斜度可表示為階梯高度178，其被限定為從切削刃的一端到另一端的切削半徑的差異(例如，如圖15所示)。階梯高度可以被配置為形成如上所述的紋理刀片的平均表面粗糙度(rz)(例如，至少5μm、10μm等)。在一個(gè)實(shí)施例中，階梯高度可以為至少5μm、7.5μm、10μm、15μm、20μm、25μm或30μm。例如，階梯高度可以是5至30μm或其中的任何子范圍，諸如7至25μm、7至20μm、7至15μm、10至20μm或12至20μm。雖然有角度的刀片170被示出為頂部切削半徑大于底部切削半徑，但是其構(gòu)造也可以是相反的。在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)切削刀片(或每個(gè)具有階梯高度的切削刀片)可以具有相同的階梯高度。然而，在一些實(shí)施例中，可以存在具有多個(gè)不同的階梯高度的刀片。

在另一實(shí)施例中，切削刃174的角度或傾斜度可以被表示為偏移角180，偏移角180被限定為從刀體的縱向軸線176(例如，從垂直方向)偏移的角度。如圖15所示，偏移角可以被放大以便于觀看。類似于階梯高度，偏移角180可以被配置為形成如上所述的紋理刀片的平均表面粗糙度(rz)(例如，至少5μm、10μm等)。在一個(gè)實(shí)施例中，偏移角180可以是0.01至0.5度或其中的任何子范圍。例如，偏移角180可以是0.01至0.3度、0.01至0.2度、0.03至0.2度或0.05至0.1度。在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)切削刀片(或每個(gè)具有偏移的切削刀片)可以具有相同的偏移角。然而，在一些實(shí)施例中，可以存在具有多個(gè)不同的偏移角的刀片。

可以使用任何合適的機(jī)構(gòu)來偏移或產(chǎn)生切削刃174中的階梯高度。在圖15所示的實(shí)施例中，示出了與參照圖9和圖10示出和描述的機(jī)構(gòu)類似的機(jī)構(gòu)。然而，圖15中的機(jī)構(gòu)可以具有兩個(gè)調(diào)整螺釘182，而不是一個(gè)。調(diào)整螺釘182可以被間隔開并且都可以是錐形的，使得它們在頂部具有較大的直徑并且在底部具有較小的直徑。調(diào)整螺釘182可以被刀體172中的螺紋部分容納并且可以鄰近于調(diào)整構(gòu)件184。調(diào)整構(gòu)件184可以被設(shè)置為鄰近于切削刀片170并且被構(gòu)造為接觸調(diào)整螺釘182。調(diào)整構(gòu)件184可以形成為鄰近于切削刀片170的壁并且可以接觸切削刀片170的側(cè)面。

類似于上述的單螺釘構(gòu)造，可以經(jīng)由調(diào)整螺釘182的旋轉(zhuǎn)通過調(diào)整構(gòu)件184(例如，壁)的運(yùn)動(dòng)來機(jī)械地調(diào)節(jié)切削刀片170的偏移。在經(jīng)由緊固件將切削刀片170固定到刀體172的附連表面之前，可以旋轉(zhuǎn)調(diào)整螺釘182使得它們更深地?cái)Q入到刀體172的螺紋部分中，或者使得它們從螺紋部分旋出或擰松。當(dāng)每個(gè)調(diào)整螺釘182擰得更深時(shí)，螺釘?shù)腻F形直徑部分接觸并推動(dòng)調(diào)整構(gòu)件184，使得其徑向向外撓曲。當(dāng)調(diào)整螺釘182被擰松或松開時(shí)，螺釘?shù)腻F形直徑部分停止向調(diào)整構(gòu)件184施加力或施加較小的力，并且調(diào)整構(gòu)件184可以松弛或部分地或完全地返回到其非撓曲位置。

因此，通過將每個(gè)調(diào)整螺釘182調(diào)整到不同的深度或者為了使調(diào)整構(gòu)件184沿著其長度撓曲不同的量，切削刀片170可以在整個(gè)附連表面上平移以調(diào)整切削刀片170的角度或偏移。該調(diào)整可以是可控的和可重復(fù)的。例如，可以基于每個(gè)調(diào)整螺釘182的旋轉(zhuǎn)數(shù)(例如，向內(nèi)或向外)遞增地控制角度/偏移。雖然圖15示出了角度/偏移調(diào)整機(jī)構(gòu)的示例，但是可以使用可控地且可靠地改變切削刀片的角度/偏移的任何合適的調(diào)整機(jī)構(gòu)。

所公開的用于形成發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔的銑削方法(例如，與鏜孔相比)可以縮短周期時(shí)間、增加靈活性、降低工具成本并減少工具和機(jī)加工設(shè)備以及其它好處?？梢栽阽M孔目前花費(fèi)的時(shí)間的一部分時(shí)間內(nèi)銑削發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔，例如，對于三道次銑削工藝來說小于15秒，或者對于兩道次銑削工藝來說小于10秒。這可以縮短周期時(shí)間并且允許利用較少設(shè)備得到較高生產(chǎn)量或使用較少設(shè)備得到類似生產(chǎn)量。在產(chǎn)生缸孔時(shí)對于多個(gè)不同的缸孔幾何形狀，每個(gè)銑削道次可以使用相同的銑削工具。因此，銑削過程比鏜孔更加靈活，而對于每個(gè)精確的缸孔直徑，鏜孔需要單獨(dú)的工具。通過大幅減少所需的工具的數(shù)量，這種增加的靈活性可以允許明顯減少多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體設(shè)計(jì)的工具成本。因此，較大的靈活性和較少的工具可以允許較少的機(jī)加工中心來產(chǎn)生相同數(shù)量的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體構(gòu)造。銑削與改進(jìn)的粗珩磨工藝結(jié)合還可以消除精鏜所需的閉環(huán)后處理測量和直徑調(diào)整頭。此外，銑削可以干式進(jìn)行，而鏜孔需要應(yīng)用大容量的溫度受控的冷卻劑。

所公開的可調(diào)整的刀片銑削工具和/或有角度的或傾斜的切削刀片可以用在所公開的銑削工藝中，但是它們不是必需的?？烧{(diào)整的刀片可允許減小或消除銑削工藝期間可能產(chǎn)生的錐度。這可以通過減小消除錐度并產(chǎn)生圓柱形缸孔所必需的珩磨力和/或油石磨粒尺寸而便于銑削工藝中的粗珩磨步驟。有角度的切削刀片還可以通過在最終銑削道次期間增加發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔的表面粗糙度而使得粗珩磨步驟更容易地進(jìn)行。這可以允許在粗珩磨期間珩磨力減小。在此公開的銑削工藝和工具可用于形成發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔，然而，它們也可適用于形成用于任何應(yīng)用的任何大致呈圓柱形的開口。

雖然以上描述了示例性實(shí)施例，但并不意味著這些實(shí)施例描述了本發(fā)明的所有可能的形式。更確切地，說明書中使用的詞語是描述性詞語而不是限制性詞語，并且可以理解，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以進(jìn)行各種改變。此外，各個(gè)實(shí)施的實(shí)施例的特征可以組合以形成本發(fā)明的進(jìn)一步的實(shí)施例。