活塞異形外圓加工裝置的製作方法
2023-06-15 02:09:16 1
專利名稱：活塞異形外圓加工裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種活塞異形外圓加工裝置，特別適合中凸變橢圓活塞的加工生產。
活塞是汽車、拖拉機的內燃機的重要零件，它的加工質量直接影響汽車、拖拉機的性能。目前在國內、外中凸變橢圓形活塞的生產加工中採用的裝置有仿形車、橢圓磨和立體硬靠模等裝置。比較具有代表性的活塞加工裝置是仿形車裝置，該裝置由三個獨立的機構組成，使用變槓桿比凸輪仿形機構加工裙部橢圓截面;使用中凸仿形機構加工裙部中凸形線;使用仿形後刀架加工頭部的形線(如瑞士TPO-150金剛石靠模車床)。但是現有的上述加工裝置存在以下問題1.要求有高精度的硬靠模，靠模加工困難，成本高，易磨損;2.機械傳動複雜，傳動誤差較大，機械慣性較大，不利於提高生產效率;3.不同型號的產品需要換相應的靠模，設備調整複雜;4.需要專用高精度工具機，設備費用高。
本發明的目的是針對目前中凸變橢圓形活塞加工中存在的上述問題，提供一種新的活塞異形外圓加工裝置，以提高中凸變橢圓形活塞的加工精度和生產效率。
本發明由車刀和可使車刀按預定規律運動的彈性刀體、驅動彈性刀體運動的電動微位移伺服機構(以下簡稱伺服機構)、事先裝入中凸變橢圓活塞的有關數據並向伺服機構和步進電機及傳動機構發出控制信號的微型計算機、D/A轉換器、功率放大器、控制電路、活動基座和驅動活動基座的步進電機及其傳動機構、向微型計算機發送同步脈衝信號的光電碼盤和啟動微型計算機工作的微動開關組成。車刀安裝在彈性刀體上，彈性刀體由伺服機構驅動，按變橢圓截面規律運動。車刀、彈性刀體和伺服機構安裝在活動的基座上，活動基座由步進電機通過傳動機構驅動可按預定的中凸形線規律運動。中凸變橢圓的數據事先裝在微型計算機的存儲器中。在加工活塞過程中，首先由安裝在工具機床身上的微動開關啟動微型計算機工作。微型計算機將變橢圓數據經D/A轉換器，變成控制信號後，通過功率放大器，送至伺服機構;同時，將中凸形線數據通過控制電路送至步進電機。橢圓截面的相位和中凸形線沿工件軸向的分布由裝在車床主軸上的光電碼盤的同步脈衝信號來保證。彈性刀體上裝有位移傳感器，與微型計算機組成在線測量裝置，用於保證活塞加工的精度。電動微位移伺服機構由永久磁鋼、殼體、動圈、測速線圈、動圈架、頂杆、支撐彈簧等組成。測速線圈固定在動圈上。
活塞的中凸型線和橢圓度變化範圍不大、精度要求不高時，微型計算機將中凸變橢圓的數據經D/A轉換器變成控制信號後，通過功率放大器，送至伺服機構，伺服機構驅動彈性刀體使車刀按加工中凸變橢圓活塞規律運動，則步進電機及其傳動機構、活動基座可省去，整個加工裝置得到簡化。
本發明採用電動微位移伺服機構和彈性刀體，使本發明的傳動機構簡單、無磨擦、動態響應好，有利於提高生產率;用微型計算機控制加工代替硬靠模加工，不但可提高產品精度而且節省硬靠模加工費用，特別是中凸線形加工採用步進電機驅動和活動基座結構，使加工的產品可以達到很高的精度。本發明能方便的與普通精密或高精密車床組合使用，不需專用車床，生產不同型號的活塞只需對微型計算機存儲的有關數據和控制程序稍加修改而不需做複雜的調整工作，因此本發明系統結構簡單、使用方便、成本低，活塞頭部、裙部可一次加工成型，加工精度高、生產效率高，便於實現自動化生產。
圖1為本發明系統結構示意圖1-車刀2-彈性刀體3-電動微位移伺服機構、4-活動基座、5-傳動機構、6-步進電機、7-微型計算機、8-D/A轉換器、9-功率放大器、10-控制電路、11-光電碼盤、12-工具機刀架底座、13-頂杆、14-位移傳感器、15-A/D轉換器。
圖2為電動微位移伺服機構結構示意圖16-支撐彈簧、17-動圈架、18-動圈、19-測速線圈、20-永久磁鋼、21-充磁線圈、22-殼體、23-支撐彈簧、24-氣隙。
實施例1.選用CM6140精密車床。車刀1安裝在彈性刀體2上，伺服機構3通過頂杆13驅動彈性刀體2。彈性刀體2、伺服機構3固定在活動基座4上，基座4安裝在車床刀架底座12上，活動基座4由固定在工具機上的步進電機6及傳動機構5驅動。微型計算機7選用MCS-51系列單片機8031擴展並裝配A/D轉換器AD574和D/A轉換器DAC1210組成單片機控制系統。功率放大器9選用GF200-4。步進電機6選用55BF01。控制電路10為三路電晶體功率放大器。位移傳感器14選用DWY-3電容式位移傳感器，它與微型計算機組成在線檢測裝置，位移傳感器固定在彈性刀體2上。光電碼盤11安裝在車床主軸上，光電碼盤11的同步脈衝信號是用來保證加工活塞時橢圓截面的相位和中凸形線沿工件主軸的正確分布。微動開關安裝在車床床身上。微型計算機7的存儲器中事先裝入中凸變橢圓的有關數據和控制程序。當加工中凸變橢圓活塞時，安裝在車床床身上的微動開關啟動微型計算機工作，光電碼盤11發出同步信號送入微型計算機7，微型計算機7將變橢圓數據經D/A轉換器8通過功率放大器9送至伺服機構，同時微型計算機7將中凸形線數據經控制電路10送至步進電機6。伺服機構3驅動彈性刀體2，步進電機6及傳動機構5驅動活動基座4，車刀1按中凸變橢圓截面規律運動，進行加工中凸變橢圓活塞動作。固定在彈性刀體2上的位移傳感器14將位移信號通過A/D轉換器15送入微型計算機7中，以保證活塞的加工精度。
電動微位移伺服機構由永久磁鋼20、殼體22、動圈18、測速線圈19、動圈架17、頂杆13、支撐彈簧23、充磁線圈21組成。永久磁鋼20由鋁鎳鈷永磁材料製成，由充磁線圈21進行充磁，以保證在氣隙24中形成很高的磁感應強度。殼體22由導磁材料製成並與永久磁鋼和氣隙組成閉合磁路。動圈18固定在動圈架17上。動圈接受來自功率放大器的電流控制信號，並轉換為與控制電流成比例的力，此力經由動圈架和頂杆作用於彈性刀體使彈性刀體按預定的規律運動。支撐彈簧保證動圈架有良好的側向穩定性。測速線圈固定在動圈上產生與動圈架的位移速度成正比的信號，該信號反饋到功率放大器輸入端形成閉環控制迴路以改善伺服機構的動態性能。
實施例2.在活塞加工精度要求不高的前提下，在例1的基礎上，省去步進電機6、傳動機構5、活動基座4和控制電路10，微型計算機7將加工中凸變橢圓活塞的有關數據通過D/A轉換器8和功率放大器9，全部送入伺服機構3，由伺服機構3驅動彈性刀體2使車刀1按中凸變橢圓截面規律運動，進行加工中凸變橢圓活塞的動作。
權利要求
1.一種活塞異形外圓加工裝置，特別適合中凸變橢圓活塞的加工生產，其特徵是它包括a.車刀和可使車刀按預定規律運動的彈性刀體；b.驅動彈性刀體運動的電動微位移伺服機構；c.事先裝入中凸變橢圓活塞的有關數據並向伺服機構和步進電機及傳動機構發出控制信號的微型計算機；d.D/A轉換器、功率放大器、控制電路；e.活動基座和驅動活動基座的步進電機及其傳動機構；f.向微型計算機發送同步脈衝信號的光電碼盤和啟動微型計算機工作的微動開關。
2.根據權利要求1所述加工裝置，其特徵是，彈性刀體裝有向微型計算機發送位移信號的位移傳感器。
3.根據權利要求1所述的加工裝置，其特徵是，電動微位移伺服機構由永久磁鋼、殼體、動圈、測速線圈、動圈架、頂杆、支撐彈簧組成。
4.根據權利要求1、3所述的加工裝置，其特徵是測速線圈固定在動圈上。
全文摘要
一種活塞異形外圓加工裝置，特別適合中凸變橢圓活塞的加工生產。本發明由車刀、彈性刀體、電動微位移伺服機構、微型計算機、D/A轉換器、功率放大器、控制電路、活動基座和進電機及其傳動機構、光電碼盤和微動開關組成。該裝置系統結構簡單、伺服機構無機械摩擦、動態響應好，而且能方便的與普通精密或高精密車床組合使用。
文檔編號B23P15/10GK1045053SQ8910574
公開日1990年9月5日 申請日期1989年7月5日 優先權日1989年7月5日
發明者劉炳運, 諶國權, 潘培元 申請人:國防科技大學