大功率内燃机气缸套内表面滚压装置的制作方法

1.本发明涉及金属表面滚压装置，具体涉及内燃机气缸套内表面，尤其是涉及缸套直径在
ø
300以上的内燃机缸套内表面的滚压加工技术。


背景技术：

2.随着大功率内燃机各项性能指标不断提高，大气污染日益加剧，内燃机关键零部件质量正面临新一轮的变革和创新。高效、节能、环保、安全可靠是内燃机发展永恒的主题，特别是内燃机燃烧室关键零部件性能的好坏，对内燃机的进一步发展起决定性作用。为了达到世界各国环保对船舶排放要求，2020年世界海事组织全面推行了低硫油燃烧法规，否则不允许停靠码头。气缸套是一种易损件，市场需求大。而在目前环保要求下，很多船东反映使用低硫油后缸套活塞环磨损速度加快，造成内燃机拉缸、活塞环断裂频率明显增加，主要原因是低硫油中含有更多的催化剂颗粒（铝 硅），同时，低硫油中硫的含量减少，其燃烧后所生产的碳炭也随之减少，碳炭的产生虽然影响环境，但其在内机的运行过程中是能起到一定的润滑功能。因此碳炭的减少会加快缸套活塞环的磨损及损坏。针对以上情况，日本企业研发了一套缸套内孔表面波纹磨削装置，由切削改用波纹磨削提高表面粗糙度，但表面硬度没有提高，效果不太明显。现在亟需新的滚压装置和滚压技术来提高缸套内表面耐磨、润滑性能来减少润滑油的消耗和各项事故的发生，延长使用寿命。


技术实现要素：

3.本发明旨在提供一种气缸套内表面滚压装置，以提高缸套内表面硬度、粗糙度，改变了表面金相组织。
4.本发明提供一种气缸套内表面滚压装置，包括：至少一个刀杆，所述刀杆的两端侧分别设置有第一滚压球和第二滚压球，所述第一滚压球和第二滚压球之间距离可调；以及用于支承至少一个刀杆的柱状刀排，所述柱状刀排工作时能穿过气缸盖内孔并固定在镗缸机上。
5.本发明研发了一套能够在在缸套加工机床安装一套结构简单，可随意调节的滚压装置。该装置可根据缸套内表面实际需要进行波纹或平面滚压，提高缸套内表面硬度、粗糙度，改变了表面金相组织，减少活塞环与缸套的摩擦系数和润滑油的消耗，达到节能环保，延长缸套活塞等使用寿命，进一步提高了内燃机整体性能。
6.较佳的，所述刀杆包括刀杆主体以及通过螺纹连接方式连接在所述刀杆主体的至少一端的滚压球座，所述滚压球座上设置有所述第一滚压球，通过调整所述滚压球座螺入所述刀杆主体的深度来调节所述第一滚压球和第二滚压球之间距离。
7.较佳的，所述刀杆还包括通过螺纹连接固定至所述刀杆主体外周的锁紧螺母。
8.较佳的，所述锁紧螺母的外径上设置有对应于左右滚压球之间的距离的刻度表，所述刀杆主体的外周设置有与锁紧螺母8的刻度线对准的对准线。
9.较佳的，所述滚压球座和/或刀杆主体接合所述第一滚压球和/或第二滚压球部位
具有限位件用于防止第一滚压球和/或第二滚压球脱落。
10.较佳的，所述滚压球座和/或刀杆主体接合所述第一滚压球和/或第二滚压球部位具有卡簧槽，所述卡簧槽内设置钢丝卡簧。
11.较佳的，所述柱状刀排在与其轴线垂直的方向上具有至少一个内通孔，所述刀杆穿过所述内通孔。
附图说明
12.图1为大功率内燃机气缸套内孔滚压强化装置的结构示意图；图2为图1的局部放大图；图3为图1的a向投影图；附图标记说明：1-镗缸机刀排；2-气缸套；3-刀杆；4-滚压球座；5-右滚压球；6-左滚压球；7-钢丝卡簧；8-锁紧螺母。
具体实施方式
13.以下结合附图和下述实施方式进一步说明本发明，应理解，附图及下述实施方式仅用于说明本发明，而非限制本发明。
14.本发明提供的内表面滚压装置可直接在缸套加工机床上安装。内表面滚压装置具有镗缸机刀排（刀架）1用于支承一个或多个刀杆3。镗缸机刀排1的一端固定在镗缸机的刀盘（底座）（未图示）上，另一端可拆卸地支承的支承座上。
15.镗缸机刀排1在与轴线方向（纵向）垂直的方向（横向）上具有一个或多个内通孔，内通孔的外周与刀杆3的外周匹配以使一个或多个刀杆3可以穿过一个或多个内通孔并可活动地支承在内通孔中。在一个示例中，镗缸机刀排1为长圆柱状，其径向方向上平行布置多个内通孔。在有一个示例中，内通孔为内周为圆柱面，刀杆3的外周面也为圆柱面，但内通孔的内径略大于刀杆3的外径，从而到刀杆3可穿过内通孔并可左右滑动。
16.刀杆3具有刀杆主体，刀杆主体的两端分别设置滚压球（第一滚压球（右滚压球）5和第二滚压球（左滚压球）6）。右滚压球5和左滚压球6之间的距离可调。在一个示例中，右滚压球5可动地设置在刀杆主体的一端，例如参见图2，一端设置有第一滚压球（例如左滚压球）6，第一滚压球6可与刀杆主体一体成型，或者焊接又或者通过其他合适的方式（例如卡和）固定在刀杆主体一端。刀杆主体的另一端可设置第二滚压球（例如右滚压球）5。在一个示例中，刀杆3还具有滚压球座4，刀杆主体的一端和滚压球座4通过螺纹连接。例如，刀杆主体的一端具有内卡槽，内卡槽的内表面具有内螺纹，而滚压球座4具有与内卡槽内螺纹相匹配的外螺纹。右滚压球5设置在滚压球座4的外侧。滚压球座4上可设置防止滚压球5脱落的限位件。在一个示例中，滚压球座4具有卡簧槽，卡簧槽内设置钢丝卡簧7用于将右滚压球5限定在滚压球座4内以防止滚压球5脱落。可以通过调节刀杆主体和滚压球座4的螺纹连接来调节滚压球5至刀杆主体中心的距离。
17.左滚压球6可以同样的方式设置在刀杆主体的另一端，从而通过调节刀杆主体和滚压球座的螺纹连接来调节左滚压球和右滚压球之间的距离。又，参见图1，左滚压球6可以固定在刀杆主体的一端，而不通过可动地滚压球座，例如左滚压球6可以与刀杆主体一体成型，或者通过其他方式可拆卸或1不可拆卸地固定在刀杆主体的一端（例如焊接，卡和的方
式等等），当通过可拆卸的方式固定时，也可在刀杆主体接合左滚压球部位设置限位件，例如在刀杆主体的外端侧具有卡簧槽，其间设置钢丝卡簧以防止滚压球6脱落。
18.也可以是左滚压球6通过上述可动滚压座连接到刀杆主体上而右滚压球5则固定在刀杆主体的另一端。
19.如上述，刀杆3的整体长度（包含两端侧的左右滚压球，即左右滚压球之间的距离）可以通过调节刀杆主体和一侧或者两侧的滚压球座的螺纹连接（即滚压球座螺入刀杆主体的深度）进行调节。刀杆3的一端（设置有滚压球座的部分）可设置锁止件。在一个示例中刀杆3的一端（设置有滚压球座的部分）的外周可设置外螺纹，其上可设置锁紧螺母8。在一个优选地示例中，锁紧螺母8的外径上设置对应于左右滚压球之间的距离的刻度表，刀杆3的外周刻有与锁紧螺母8的刻度线对准的对准线。这样在使用中将刀杆3的外周对准线根据距离要求对准锁紧螺母8所需的刻度线，则可精确地固定左右滚压球的距离。
20.刀杆可以为一个或者多个，多个刀杆的可以同样设置（例如上述一端或两端设置滚压球座），也可以不同地设置。多个刀杆的整体长度可以相同，也可以根据气缸套内表面的形成梯度设置等。
21.以下示例本发明的加工装置的示例加工过程，开始工作时，气缸套2固定在镗缸机的工作台上，气缸套2可以随镗缸机工作台沿镗缸机刀排1的轴线移动。镗缸机刀排1穿过气缸套2内孔，一端固定在镗缸机的刀盘（未示出）上，另一端支承在镗缸机刀排1的支承座（未示出）上。松开锁紧螺母8，旋转滚压球座4与刀杆3的连接螺纹，调整滚压球座4可以调节左滚压球6与右滚压球5之间的距离，当左滚压球6与右滚压球5之间的距离碰到缸套内表面时，作为起点，根据工艺需要滚压深度按螺套刻度数据松开，再旋转滚压球座4与螺套8锁紧。启动镗缸机刀排1并带动刀杆3转动，工作过程中固定在镗缸机的工作台上气缸套2向刀杆3方向移动，由于左滚压球6与右滚压球5之间的距离稍大于气缸套2内通孔尺寸（根据需要的滚压深度调整），在左滚压球6和右滚压球5接触气缸套2内孔表面时，左滚压球6和右滚压球5在刀杆3的驱动下开始对气缸套2内孔滚动挤压，镗缸机工作台上的气缸套2随镗缸机工作台沿镗缸机刀排1的轴线移动，直到左滚压球6与右滚压球5脱离气缸套2，完成对气缸套2内孔表面的挤压，致使气缸套2内孔到达要求，经过滚压以后的气缸套2内孔表面金相组织得到改善，提高了表面硬度，提高了疲劳强度，尺寸精度可以达到it等级11级，粗糙度ra0.1，气缸套2内孔表面的机械性能指标优于其他加工工艺，具有显著的经济效益。