本發(fā)明涉及一種活塞銷孔超聲加工工藝及裝置，屬于超聲加工技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

活塞是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的"心臟"，承受交變的機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷，是發(fā)動(dòng)機(jī)中工作條件最惡劣的關(guān)鍵零部件之一。活塞的功用是承受氣體壓力，并通過活塞銷傳給連桿驅(qū)使曲軸旋轉(zhuǎn)。作為發(fā)動(dòng)機(jī)中的主要配件之一，活塞與活塞環(huán)、活塞銷等零件組成活塞組，與氣缸蓋等共同組成燃燒室，承受燃?xì)庾饔昧Σ⑼ㄟ^活塞銷和連桿把動(dòng)力傳給曲軸，以完成內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過程。由于活塞處于一個(gè)高速、高壓和高溫的惡劣工作環(huán)境，又要考慮到發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行平穩(wěn)及耐用，因此要求活塞也必須要有足夠的強(qiáng)度和剛度，導(dǎo)熱性好，耐熱性高，膨脹系數(shù)小(尺寸及形狀變化要小)，相對(duì)密度小(重量輕)，耐磨及耐腐蝕，還要成本低。

其中，用來(lái)放置活塞銷的活塞銷孔的機(jī)械性能至關(guān)重要，由于在曲柄連桿機(jī)構(gòu)中，活塞與缸套的往復(fù)運(yùn)動(dòng)過程中，就存在著活塞銷與(活塞)銷孔之間的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，二者之間雖然沒有很高的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度，但是存在著很大的作用力，這樣，在相互接觸之間就會(huì)產(chǎn)生接觸應(yīng)力和切向運(yùn)動(dòng)阻力-摩擦力，因而會(huì)造成摩擦損失，嚴(yán)重時(shí)，會(huì)在摩擦力的作用下造成零件的損壞。因此，最大程度上減少活塞銷與活塞銷孔的摩擦力就顯得十分重要，尤其是盡量降低活塞銷孔內(nèi)表面的摩擦值方面，由于活塞銷孔內(nèi)表面狹小的加工空間較小致使減小活塞銷孔內(nèi)表面的摩擦值一直是個(gè)難題，且傳統(tǒng)的加工工藝也很難有所突破。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種全新的活塞銷孔加工工藝，該加工工藝融合了超聲加工技術(shù)，能夠有效減小活塞銷孔內(nèi)表面的粗糙度值，進(jìn)而提升活塞銷與活塞銷孔的工作性能。

本發(fā)明還提供一種活塞銷孔超聲加工機(jī)床，借助該活塞銷孔超聲加工機(jī)床以實(shí)現(xiàn)該超聲加工工藝。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種活塞銷孔超聲加工機(jī)床，包括床身及設(shè)置在床身上的：

縱向進(jìn)給滑臺(tái)，用于放置活塞工件；

固定裝置，設(shè)置在縱向進(jìn)給滑臺(tái)上，用于固定活塞工件；

橫向進(jìn)給滑臺(tái)，包括設(shè)置在橫向進(jìn)給滑臺(tái)上的超聲加工執(zhí)行器，利用超聲加工執(zhí)行器對(duì)銷孔內(nèi)圓面完成超聲加工。

優(yōu)選的，所述固定裝置包括升降裝置及設(shè)置在升降裝置底端的壓料裝置，實(shí)現(xiàn)壓料裝置壓緊活塞工件上頂面。

優(yōu)選的，所述升降裝置選用壓料氣缸或油缸。

優(yōu)選的，所述壓料裝置的底面設(shè)置有與活塞工件上頂面相配合的軟膠體。此設(shè)計(jì)的好處在于，壓料裝置壓緊活塞工件時(shí)，其底面采用外形與活塞工件上頂面相配合的軟膠體，一方面能夠與活塞工件配合的嚴(yán)絲合縫，保證活塞工件壓緊后的穩(wěn)定性，另一方面軟膠體可避免硬接觸，以防損傷活塞工件。

優(yōu)選的，所述橫向進(jìn)給滑臺(tái)包括對(duì)稱設(shè)置在縱向進(jìn)給滑臺(tái)兩側(cè)的左側(cè)進(jìn)給滑臺(tái)和右側(cè)進(jìn)給滑臺(tái)，左側(cè)進(jìn)給滑臺(tái)和右側(cè)進(jìn)給滑臺(tái)上分別設(shè)置有超聲加工執(zhí)行器。此設(shè)計(jì)的好處在于，利用兩個(gè)滑臺(tái)對(duì)活塞銷孔從左右兩側(cè)同時(shí)進(jìn)給加工，可提高加工效率。

優(yōu)選的，所述床身上還設(shè)置有徑向定位裝置，所述徑向定位裝置位于縱向進(jìn)給滑臺(tái)一側(cè)，包括伸縮裝置及設(shè)置在伸縮裝置一端的菱形銷，菱形銷可與銷孔重合，用于實(shí)現(xiàn)銷孔的徑向精定位；

優(yōu)選的，所述伸縮裝置選用定位氣缸或油缸。

優(yōu)選的，所述縱向進(jìn)給滑臺(tái)、左側(cè)進(jìn)給滑臺(tái)和右側(cè)進(jìn)給滑臺(tái)均通過液壓缸驅(qū)動(dòng)或馬達(dá)驅(qū)動(dòng)絲桿螺母機(jī)構(gòu)或馬達(dá)驅(qū)動(dòng)齒輪齒條機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)進(jìn)給。

一種活塞銷孔超聲加工工藝，利用上述的活塞銷孔超聲加工機(jī)床，包括以下步驟：

(1)將活塞工件鏜孔，得到銷孔；

(2)將鏜孔后的活塞工件放置在縱向進(jìn)給滑臺(tái)上，實(shí)現(xiàn)豎直方向的定位且使銷孔處于水平方向；

(3)利用徑向定位裝置的菱形銷，使其進(jìn)入銷孔與待加工銷孔重合，然后豎直方向上的升降裝置啟動(dòng)，使升降裝置底端的壓料裝置壓緊活塞工件上頂面；

(4)徑向定位裝置的菱形銷退出，縱向進(jìn)給滑臺(tái)前行將活塞工件移動(dòng)到超聲加工機(jī)床主軸旋轉(zhuǎn)中心與活塞銷孔中心重合的位置；

(5)啟動(dòng)超聲加工機(jī)床，u軸機(jī)構(gòu)徑向進(jìn)給使刀頭貼緊銷孔內(nèi)圓面，超聲加工執(zhí)行器啟動(dòng)及主軸旋轉(zhuǎn)使刀頭開始超聲加工，后續(xù)通過左側(cè)進(jìn)給滑臺(tái)和右側(cè)進(jìn)給滑臺(tái)向活塞工件中心移動(dòng)完成銷孔內(nèi)圓面的超聲加工。

優(yōu)選的，步驟(1)中，鏜孔后得到的銷孔，當(dāng)為鋁合金材質(zhì)時(shí)，銷孔內(nèi)圓面的粗糙度為ra0.6-1.0；當(dāng)為碳鋼材質(zhì)時(shí)，銷孔內(nèi)圓面的粗糙度為ra1.0-1.4。

優(yōu)選的，步驟(1)中，鏜孔后得到的銷孔，當(dāng)為鋁合金材質(zhì)時(shí)，銷孔內(nèi)圓面的粗糙度為ra0.8；當(dāng)為碳鋼材質(zhì)時(shí)，銷孔內(nèi)圓面的粗糙度為ra1.2。

優(yōu)選的，所述超聲加工工藝還包括步驟(6)，銷孔內(nèi)圓面超聲加工完成后，u軸機(jī)構(gòu)徑向進(jìn)給使刀頭遠(yuǎn)離銷孔內(nèi)圓面，左側(cè)進(jìn)給滑臺(tái)和右側(cè)進(jìn)給滑臺(tái)后退使刀頭退出銷孔，升降裝置啟動(dòng)使壓料裝置升起，取下加工后的活塞工件，然后縱向進(jìn)給滑臺(tái)回歸初始位。

本發(fā)明的有益效果在于：

本發(fā)明活塞銷孔超聲加工工藝及裝置，在傳統(tǒng)鏜孔工藝的基礎(chǔ)上，增加超聲加工工序，使活塞銷孔表面粗糙度在原來(lái)的基礎(chǔ)上提高了一個(gè)等級(jí)，有效降低了銷孔內(nèi)圓面的粗糙度值，提升了活塞銷孔與活塞銷配合工作時(shí)的性能。同時(shí)該活塞銷孔超聲加工機(jī)床結(jié)構(gòu)合理、操作簡(jiǎn)單、使用方便，對(duì)活塞銷孔進(jìn)行超聲加工時(shí)效率高、作用好，效果明顯。

附圖說明

圖1為活塞的立體圖；

圖2為活塞的主視圖；

圖3為活塞的剖面圖；

圖4為活塞超聲加工裝置的立體圖；

圖5為活塞超聲加工裝置的主視圖；

圖6活塞超聲加工裝置的俯視圖；

圖7活塞超聲加工裝置的左視圖；

其中：1、銷孔；2、左側(cè)主傳動(dòng)；3、超聲加工執(zhí)行器；4、壓料裝置；5、壓料氣缸或油缸；6、活塞工件；7、徑向定位裝置；8、右側(cè)主傳動(dòng)；9、床身；10、縱向進(jìn)給滑臺(tái)；11、菱形銷；12、定位氣缸或油缸；13、右側(cè)進(jìn)給滑臺(tái)；14、左側(cè)進(jìn)給滑臺(tái)。

具體實(shí)施方式

下面通過實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明，但不限于此。

實(shí)施例1：

如圖1至圖7所示，本實(shí)施例提供一種活塞銷孔超聲加工機(jī)床，包括床身9及設(shè)置在床身上的：

縱向進(jìn)給滑臺(tái)，用于放置活塞工件6；活塞工件6的結(jié)構(gòu)如圖1至圖3所示。

固定裝置，設(shè)置在縱向進(jìn)給滑臺(tái)上，包括升降裝置及設(shè)置在升降裝置底端的壓料裝置，實(shí)現(xiàn)壓料裝置壓緊活塞工件6；

橫向進(jìn)給滑臺(tái)包括對(duì)稱設(shè)置在縱向進(jìn)給滑臺(tái)10兩側(cè)的左側(cè)進(jìn)給滑臺(tái)14和右側(cè)進(jìn)給滑臺(tái)13，左側(cè)進(jìn)給滑臺(tái)14和右側(cè)進(jìn)給滑臺(tái)13上分別設(shè)置有超聲加工執(zhí)行器3，并設(shè)有旋轉(zhuǎn)送電裝置進(jìn)行電能的傳輸,利用超聲加工執(zhí)行器3對(duì)銷孔1完成內(nèi)圓面超聲加工。

具體地，在床身9上安裝有水平布置的橫向?qū)к壓痛怪庇跈M向?qū)к壙v向布置的縱向?qū)к墶?/p>

縱向進(jìn)給滑臺(tái)10通過縱向?qū)к墝?dǎo)向，縱向進(jìn)給滑臺(tái)10由液壓缸驅(qū)動(dòng)進(jìn)給，縱向進(jìn)給滑臺(tái)10的頂部連接一支架，支架上安裝升降裝置，本實(shí)施例中升降裝置選用壓料氣缸5，壓料氣缸5的活塞桿底部連接壓料裝置4，本實(shí)施例中壓料裝置的底面設(shè)置有與活塞工件6上頂面相配合的軟膠體，軟膠體的材質(zhì)為聚氨酯類物質(zhì)，與活塞工件上頂面相配合的軟膠體，一方面能夠與活塞工件配合的嚴(yán)絲合縫，保證活塞工件壓緊后的穩(wěn)定性，另一方面軟膠體可避免硬接觸，以防損傷活塞工件。

左側(cè)進(jìn)給滑臺(tái)14和右側(cè)進(jìn)給滑臺(tái)13的底部通過橫向?qū)к墝?dǎo)向，左側(cè)進(jìn)給滑臺(tái)14和右側(cè)進(jìn)給滑臺(tái)13分別由各自的液壓缸進(jìn)行驅(qū)動(dòng)連接。左側(cè)進(jìn)給滑臺(tái)14和右側(cè)進(jìn)給滑臺(tái)13的上表面分別安裝兩套超聲加工執(zhí)行器和u軸機(jī)構(gòu)，兩側(cè)的超聲加工執(zhí)行器分別通過左側(cè)主傳動(dòng)2、右側(cè)主傳動(dòng)8借助電機(jī)進(jìn)行動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，使超聲加工執(zhí)行器和其前端的u軸機(jī)構(gòu)進(jìn)行作業(yè)。本實(shí)施例中的超聲加工執(zhí)行器可選用中國(guó)專利文獻(xiàn)cn1329532c公開的超聲波金屬表面加工裝置。

本實(shí)施例，在縱向進(jìn)給滑臺(tái)10的一側(cè)還設(shè)置有徑向定位裝置，該徑向定位裝置包括伸縮裝置及設(shè)置在伸縮裝置一端的菱形銷11，菱形銷11可與銷孔1重合，用于實(shí)現(xiàn)銷孔1的徑向精定位；伸縮裝置選用定位氣缸12。整套徑向定位裝置7安裝在左側(cè)與右側(cè)主傳動(dòng)端部，位于縱向?qū)к壱粋?cè)并與橫向?qū)к壠叫?，定位氣?2的活塞桿前端連接菱形銷11，菱形銷11的規(guī)格與活塞銷孔1的大小相配合。

實(shí)施例2：

一種活塞銷孔超聲加工機(jī)床，結(jié)構(gòu)如實(shí)施例1所述，其不同之處在于：升降裝置選用油缸5，伸縮裝置也選用油缸12。

縱向進(jìn)給滑臺(tái)10、左側(cè)進(jìn)給滑臺(tái)14和右側(cè)進(jìn)給滑臺(tái)13均通過馬達(dá)驅(qū)動(dòng)絲桿螺母機(jī)構(gòu)(圖中未示出)實(shí)現(xiàn)進(jìn)給。

實(shí)施例3：

一種活塞銷孔超聲加工機(jī)床，結(jié)構(gòu)如實(shí)施例1所述，其不同之處在于：縱向進(jìn)給滑臺(tái)10、左側(cè)進(jìn)給滑臺(tái)14和右側(cè)進(jìn)給滑臺(tái)13均通過馬達(dá)驅(qū)動(dòng)齒輪齒條機(jī)構(gòu)(圖中未示出)實(shí)現(xiàn)進(jìn)給。

實(shí)施例4：

一種活塞銷孔超聲加工工藝，利用實(shí)施例1所述的超聲加工機(jī)床實(shí)現(xiàn)，所加工的活塞工件為鋁合金材質(zhì)，如圖1至圖3所示，具體加工過程如下：

(1)將活塞工件放在傳統(tǒng)鏜床上鏜孔，可得到內(nèi)圓面粗糙度為ra0.6-1.0的銷孔，本實(shí)施例中要求鏜孔后得到的銷孔內(nèi)圓面粗糙度為ra0.8；

(2)將鏜孔后的活塞工件6放置在縱向進(jìn)給滑臺(tái)10上，實(shí)現(xiàn)豎直方向的粗定位且使銷孔1處于水平方向；

(3)利用徑向定位裝置的菱形銷11，定位氣缸12啟動(dòng)使菱形銷11進(jìn)入銷孔1與待加工銷孔1重合，實(shí)現(xiàn)精定位，然后豎直方向上的壓料氣缸5啟動(dòng)，使壓料氣缸5底端的壓料裝置壓緊活塞工件6上表面；

(4)定位氣缸12活塞桿縮回帶動(dòng)菱形銷11退出銷孔1，縱向進(jìn)給滑臺(tái)10由液壓缸推動(dòng)前行，將活塞工件6移動(dòng)到超聲加工機(jī)床主軸旋轉(zhuǎn)中心與活塞銷孔1中心重合的位置；

(5)啟動(dòng)超聲加工機(jī)床，左右兩側(cè)的液壓缸啟動(dòng)，左側(cè)進(jìn)給滑臺(tái)14和右側(cè)進(jìn)給滑臺(tái)13上的u軸機(jī)構(gòu)徑向進(jìn)給使刀頭貼緊銷孔1內(nèi)圓面，左右兩側(cè)的超聲加工執(zhí)行器3啟動(dòng)及主軸旋轉(zhuǎn)使刀頭開始超聲加工，后續(xù)通過左右兩側(cè)的進(jìn)給滑臺(tái)驅(qū)動(dòng)使u軸機(jī)構(gòu)向活塞工件中心移動(dòng)完成銷孔內(nèi)圓面的超聲加工，加工后的銷孔內(nèi)圓面粗糙度可達(dá)到ra0.2以下；

(6)銷孔內(nèi)圓面超聲加工完成后，u軸機(jī)構(gòu)徑向進(jìn)給使刀頭遠(yuǎn)離銷孔內(nèi)圓面，左側(cè)進(jìn)給滑臺(tái)14和右側(cè)進(jìn)給滑臺(tái)13后退使刀頭退出銷孔1，壓料氣缸5啟動(dòng)使壓料裝置升起，取下加工后的活塞工件，然后縱向進(jìn)給滑臺(tái)回歸初始位。重復(fù)以上步驟，可完成多個(gè)活塞工件的加工。

實(shí)施例5：

一種活塞銷孔超聲加工工藝，加工過程如實(shí)施例4所述，其不同之處在于：當(dāng)活塞工件為碳鋼材質(zhì)時(shí)，鏜孔完成后的銷孔內(nèi)圓面的粗糙度為ra1.0-1.4，本實(shí)施例中要求鏜孔后得到的銷孔內(nèi)圓面粗糙度為ra1.2。超聲加工后的銷孔內(nèi)圓面粗糙度可達(dá)到ra0.2以下。

實(shí)施例6：

一種活塞銷孔超聲加工工藝，加工過程如實(shí)施例4所述，其不同之處在于：利用實(shí)施例2或?qū)嵤├?所述的超聲加工機(jī)床實(shí)現(xiàn)。