一种大缸径钢活塞环槽的加工设备的制作方法

1.本实用新型涉及一种大缸径钢活塞环槽的加工设备，属于活塞加工技术领域。


背景技术：

2.近年来发动机都在向大功率、高负荷方向发展，强化程度不断提高，爆发压力已经超过20mpa，同时排放要求越来越严格，为了满足t4、国
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标准的发动机要求，需要设计开发既具有高可靠性又能满足经济型及排放要求的钢活塞，钢活塞具有良好的耐高温性能与力学性能，结构简单、机械强度高、耐磨性能好、耐疲劳寿命长，在交变动载荷作用下，钢活塞第一、二环槽承受着高温、高压的热负荷和机械负荷，所以活塞环槽的加工精度要求非常高，精度不达标时，活塞环槽在使用过程中容易产生磨损，磨损过大会导致活塞环槽侧隙增大，造成窜气窜油，发动机功率散失。
3.钢活塞环槽加工分为粗加工和精加工，目前粗加工和精加工均采用卧式车床进行车刀车削加工，但卧式车床加工存在重力影响，特别是在加工大缸径活塞时，质量大，重力影响大，很难保证加工精度。
4.中国专利文件cn207138865u公开了一种活塞环槽外圆一体化加工设备，包括装夹活塞的夹具、可旋转刀塔和精车外圆刀盒；活塞本体固定在所述夹具上，所述夹具包含有转轴，所述转轴旋转带动所述夹具和活塞旋转；所述可旋转刀塔上设置有至少一个刀盒，在所述刀盒上设置有环槽槽刀；所述精车外圆刀盒上设置有精车外圆刀。该设备通过减少装夹次数减少了各工序相对位置误差，但是环槽的槽刀加工精度并无提高。
5.有鉴于此，设计一种提高活塞环槽加工精度及使用寿命的加工设备是十分有必要的。


技术实现要素：

6.针对现有技术的不足，本实用新型提供一种大缸径钢活塞环槽的加工设备，活塞环槽精加工时使用磨削代替车削，提高活塞环槽的加工精度及使用寿命，且结构紧凑，操作方便，加工效率高。
7.本发明的技术方案如下：
8.一种大缸径钢活塞环槽的加工设备，包括底座、立柱、拖板、工作台、静压电主轴、旋转主轴和电机，其中，
9.底座上一侧设置立柱，立柱上滑动设置拖板，拖板上滑动设置工作台，工作台上设置静压电主轴，静压电主轴下端设置砂轮，底座上设置旋转主轴，旋转主轴上设置活塞，旋转主轴连接电机。
10.优选的，砂轮上方的静压电主轴上设置在线检测及对刀机构，通过在线检测及对刀机构检测砂轮与活塞间距，保证加工精度。
11.进一步优选的，在线检测及对刀机构包括导轨、气缸和触发传感测头，导轨设置于静压电主轴，导轨上设置气缸，气缸连接触发传感测头。气缸驱动触发传感测头伸长至设定
位置，在线检测及对刀机构随静压电主轴靠近活塞，触发传感测头接触活塞时，触发信号，此时砂轮进入活塞环槽内指定工作位置，电机驱动旋转主轴旋转，对活塞环槽进行加工。
12.优选的，立柱上平行于直线导轨设置光栅尺，通过光栅尺增加检测功能，加工时，光栅尺检测工作台的移动距离，配合在线检测及对刀机构和静压电主轴进给加工，初步加工完成后，光栅尺检测活塞环槽上端面和下端面间距，与图纸设定的加工数值进行比对，根据比对误差，控制在线检测及对刀机构和静压电主轴对活塞环槽进一步加工调整，然后继续检测，直至达到设计要求，提高加工精度。
13.优选的，活塞内设置固定机构，活塞通过固定机构安装于旋转主轴。
14.进一步优选的，固定机构包括销轴、拉环、止口盘、拉杆和回转液压缸，回转液压缸设置于旋转主轴下端，回转液压缸内设置拉杆，旋转主轴上端的拉杆上设置止口盘，通过止口盘对活塞装夹进行定位，拉杆另一端设置拉环，销轴穿过拉环设置于活塞两端销孔上。回转液压缸旋转拉动拉杆下移，进而带动销轴下移，通过销轴实现对活塞的固定。
15.优选的，止口盘为圆盘，止口盘直径与活塞止口直径相同，通过止口盘保证拉杆处于直立状态，方便拉伸固定。
16.优选的，旋转主轴一侧设置磨刀仪，砂轮磨损时直接在磨刀仪上修补，方便快捷。
17.进一步优选的，磨刀仪包括磨刀座，磨刀座上设置打磨口，打磨口上端设置砂轮上端面刀具，打磨口下端设置砂轮下端面刀具，磨刀座上端设置砂轮柱面刀具。通过砂轮上端面刀具、砂轮下端面刀具和砂轮柱面刀具对砂轮的上端面、下端面和侧面进行修补。
18.优选的，立柱上设置直线导轨，直线导轨上设置拖板，直线导轨内设置滚珠丝杠，滚珠丝杠连接拖板，滚珠丝杠一端设置伺服电机。伺服电机驱动滚珠丝杠，滚珠丝杠驱动拖板沿直线导轨上下运动。
19.优选的，拖板上设置直线导轨，直线导轨上设置工作台，直线导轨内设置滚珠丝杠，滚珠丝杠连接工作台，滚珠丝杠一端设置伺服电机。伺服电机驱动滚珠丝杠，滚珠丝杠驱动工作台沿直线导轨左右运动。
20.优选的，电机、伺服电机、触发传感测头、气缸均连接至控制系统。
21.优选的，底座、立柱和拖板均采用树脂砂铸造成型，稳定性好。
22.上述大缸径钢活塞环槽的加工设备的加工检测方法，操作步骤如下：
23.(1)将粗加工后的活塞安装于旋转主轴，拖板滑动，使砂轮对应第一环槽加工位置，静压电主轴启动，带动砂轮旋转；
24.(2)工作台带动静压电主轴向活塞靠近，光栅尺检测工作台移动距离，在线检测及对刀机构随静压电主轴靠近活塞，触发传感测头接触活塞时，触发信号，此时砂轮进入活塞第一环槽内指定工作位置，电机驱动旋转主轴旋转，对活塞第一环槽进行加工，初步加工完成后，光栅尺检测活塞环槽上端面和下端面间距，控制在线检测及对刀机构和静压电主轴对活塞环槽进一步加工调整，保证加工精度；
25.(3)第一环槽加工完成后，工作台带动静压电主轴后退，拖板滑动，使砂轮对应第二环槽加工位置，重复步骤(2)，完成第二环槽的加工。
26.本实用新型的有益效果在于：
27.1、本实用新型对活塞环槽精加工时使用磨削代替车削，提高活塞环槽的加工精度及使用寿命，且结构紧凑，操作方便，加工效率高。
28.2、本实用新型采用静压电主轴控制，静压电主轴采用液压油为工作介质，具有高承载刚度特性，摩擦副之间无磨损，承载油膜具有均化误差作用，使得静压主轴具有极小的径向跳动和轴向窜动。
29.3、本实用新型通过磨刀仪对砂轮的上端面、下端面和侧面进行修补，方便快捷。
30.4、本实用新型通过在线检测及对刀机构，精准确定加工位置，提高加工效率，保证活塞环槽精度要求。
31.5、本发明通过光栅尺配合在线检测及对刀机构，增加了检测功能，加工时，光栅尺检测工作台的移动距离，配合在线检测及对刀机构和静压电主轴进给加工，初步加工完成后，光栅尺检测活塞环槽上端面和下端面间距，与图纸设定的加工数值进行比对，根据比对误差，控制在线检测及对刀机构和静压电主轴对活塞环槽进一步加工调整，然后继续检测，直至达到设计要求，提高了加工精度。
附图说明
32.图1为本实用新型的结构示意图；
33.图2为本实用新型的结构主视图；
34.图3为本实用新型的结构左视图；
35.图4为本实用新型的结构俯视图；
36.图5为本实用新型的在线检测及对刀机构结构示意图；
37.图6为本实用新型的固定机构结构示意图；
38.图7为本实用新型的磨刀仪结构示意图；
39.其中：1、底座；2、立柱；3、拖板；4、工作台；5、静压电主轴；6、在线检测及对刀机构；7、旋转主轴；8、电机；9、直线导轨；10、滚珠丝杠；11、伺服电机；12、导轨；13、气缸；14、触发传感测头；15、砂轮；16、销轴；17、拉环；18、止口盘；19、拉杆；20、回转液压缸；21、活塞；22、磨刀座；23、砂轮柱面刀具；24、砂轮上端面刀具；25、砂轮下端面刀具；26、销孔；27、打磨口；28、光栅尺。
具体实施方式
40.下面通过实施例并结合附图对本实用新型做进一步说明，但不限于此。
41.实施例1：
42.如图1
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5所示，本实用新型提供一种大缸径钢活塞环槽的加工设备，包括底座1、立柱2、拖板3、工作台4、静压电主轴5、旋转主轴7和电机8，其中，
43.底座1上一侧设置立柱2，立柱2上滑动设置拖板3，拖板3上滑动设置工作台4，工作台4上设置静压电主轴5，静压电主轴5下端设置砂轮15，底座1上设置旋转主轴7，旋转主轴7上设置活塞21，旋转主轴7连接电机8。
44.砂轮15上方的静压电主轴上设置在线检测及对刀机构6，通过在线检测及对刀机构6检测砂轮15与活塞间距，保证加工精度。
45.在线检测及对刀机构6包括导轨12、气缸13和触发传感测头14，导轨12安装于静压电主轴5，导轨12上设置气缸13，气缸13连接触发传感测头14。气缸驱动触发传感测头伸长至设定位置，在线检测及对刀机构随静压电主轴靠近活塞，触发传感测头接触活塞时，触发
信号，此时砂轮进入活塞环槽内指定工作位置，电机驱动旋转主轴旋转，对活塞环槽进行加工。
46.立柱上平行于直线导轨设置光栅尺28，通过光栅尺增加检测功能，加工时，光栅尺检测工作台的移动距离，配合在线检测及对刀机构和静压电主轴进给加工，初步加工完成后，光栅尺检测活塞环槽上端面和下端面间距，与图纸设定的加工数值进行比对，根据比对误差，控制在线检测及对刀机构和静压电主轴对活塞环槽进一步加工调整，然后继续检测，直至达到设计要求，提高加工精度。
47.立柱2上设置直线导轨9，直线导轨9上设置拖板3，直线导轨9内设置滚珠丝杠10，滚珠丝杠10连接拖板3，滚珠丝杠10一端设置伺服电机11。伺服电机驱动滚珠丝杠，滚珠丝杠驱动拖板沿直线导轨上下运动。
48.拖板上设置直线导轨，直线导轨上设置工作台，直线导轨内设置滚珠丝杠，滚珠丝杠连接工作台，滚珠丝杠一端设置伺服电机。伺服电机驱动滚珠丝杠，滚珠丝杠驱动工作台沿直线导轨左右运动。
49.电机、伺服电机、触发传感测头、气缸均连接至控制系统。
50.底座、立柱和拖板均采用树脂砂铸造成型，稳定性好。
51.上述大缸径钢活塞环槽的加工设备的加工检测方法，操作步骤如下：
52.(1)将粗加工后的活塞安装于旋转主轴，粗加工后的活塞已初步具有环槽结构，利用本设备进行环槽的精加工，拖板滑动，使砂轮对应第一环槽加工位置，静压电主轴启动，带动砂轮旋转；
53.(2)工作台带动静压电主轴向活塞靠近，光栅尺检测工作台移动距离，在线检测及对刀机构随静压电主轴靠近活塞，触发传感测头接触活塞时，触发信号，此时砂轮进入活塞第一环槽内指定工作位置，电机驱动旋转主轴旋转，对活塞第一环槽进行加工，初步加工完成后，光栅尺检测活塞环槽上端面和下端面间距，控制在线检测及对刀机构和静压电主轴对活塞环槽进一步加工调整，保证加工精度；
54.(3)第一环槽加工完成后，工作台带动静压电主轴后退，拖板滑动，使砂轮对应第二环槽加工位置，重复步骤(2)，完成第二环槽的加工。
55.实施例2：
56.一种大缸径钢活塞环槽的加工设备，结构如实施例1所述，不同之处在于，活塞内设置固定机构，固定机构如图6所示，活塞通过固定机构安装于旋转主轴。
57.固定机构包括销轴16、拉环17、止口盘18、拉杆19和回转液压缸20，回转液压缸20设置于旋转主轴7下端，回转液压缸20内设置拉杆19，旋转主轴上端的拉杆上设置止口盘18，通过止口盘对活塞装夹进行定位，拉杆19另一端设置拉环17，销轴16穿过拉环17设置于活塞两端销孔26上。回转液压缸旋转拉动拉杆下移，进而带动销轴下移，通过销轴实现对活塞的固定。
58.止口盘为圆盘，止口盘直径与活塞止口直径相同，通过止口盘保证拉杆处于直立状态，方便拉伸固定。
59.实施例3：
60.一种大缸径钢活塞环槽的加工设备，结构如实施例1所述，不同之处在于，旋转主轴7一侧设置磨刀仪，磨刀仪如图7所示，砂轮磨损时直接在磨刀仪上修补，方便快捷。
61.磨刀仪包括磨刀座22，磨刀座22上设置打磨口27，打磨口27上端设置砂轮上端面刀具24，打磨口27下端设置砂轮下端面刀具25，磨刀座22上端设置砂轮柱面刀具23。通过砂轮上端面刀具、砂轮下端面刀具和砂轮柱面刀具对砂轮的上端面、下端面和侧面进行修补。