用于精加工曲軸軸承孔的方法和機械加工裝置制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)涉及用于精加工曲軸軸承孔的方法和機械加工裝置。在該方法中，從預加工的曲軸軸承孔開始，精加工過的曲軸軸承孔可被加工為具有可規(guī)定的期望尺寸、孔內(nèi)表面期望結(jié)構(gòu)和孔軸線期望位置。為此，預加工的曲軸軸承孔首先用至少一個具有幾何形狀確定的切削刃的精加工工具進行精加工，并隨后完成曲軸軸承孔的珩磨。所述方法的特征在于，在緊接珩磨之前用幾何形狀確定的切削刃進行的最終精加工操作中，至少0.4mm的余量被去除，并且還在于珩磨工具相對于孔軸線的期望位置被同軸地引入孔內(nèi)并且在孔內(nèi)移動，至少0.08mm的余量在珩磨期間被去除。所述方法使得可以比先前更加成本有效地精加工曲軸軸承孔，同時仍保持對機械加工精度的最高要求。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種如權(quán)利要求I的前序部分所述用于精加工內(nèi)燃發(fā)動機氣缸曲軸箱內(nèi)的曲軸軸承孔的方法。本專利技術(shù)還涉及一種如權(quán)利要求13的前序部分所述適合用于實現(xiàn)上述方法的機械加工裝置。
技術(shù)介紹
經(jīng)常被簡單稱為“曲軸箱”或“發(fā)動機缸體”的氣缸曲軸箱是例如在客車或卡車、飛機、輪船或固定裝置中使用的燃燒式發(fā)動機或內(nèi)燃發(fā)動機的一體部件。最常見的設(shè)計是多氣缸發(fā)動機，其活塞通過連桿被連接至旋轉(zhuǎn)的曲軸，曲軸將由發(fā)動機產(chǎn)生的功率輸送至車輪、推進器、發(fā)電機等。曲軸在直列式發(fā)動機或V型發(fā)動機中位于氣缸下方，而在對置氣缸式發(fā)動機中則·位于氣缸之間，并且在曲軸軸承孔的軸承點處被支撐在氣缸曲軸箱上。軸承點通常采用滑動軸承的形式，有時也采用抗摩軸承的形式。為了確保曲軸的高度同心性并且因此最小化工作期間不合需要的摩擦和振動的影響，曲軸必需滿足很高的尺寸公差要求。軸承點在它們的尺寸以及在氣缸曲軸箱內(nèi)的位置方面也具有緊公差。內(nèi)燃發(fā)動機和氣缸曲軸箱中重要部件相對緊的公差是這些部件復雜功能的結(jié)果。氣缸孔的形狀、尺寸和表面形貌因此決定性地確定了燃燒式發(fā)動機的磨損量、摩擦和油耗以及排放值，并且還由于摩擦而決定性地確定了輸出和效率。被壓縮的燃燒室容積具體確定了發(fā)動機的壓縮。這對輸出有影響，并且還通過燃燒序列而對排放值和發(fā)動機噪音有影響。除了其他的原因以外，曲軸相對于活塞或氣缸孔的精確定位對于減少承受高負荷的發(fā)動機部件的磨損來說十分重要。這些部件具體地說是活塞/活塞銷、連桿和曲軸上的連桿軸承并且還有在氣缸曲軸箱內(nèi)的曲軸安裝件。就孔軸線的位置而言，不僅是絕對的空間位置，而且還有其角位置或取向都起到一定的作用。例如，在裝有離合器的手動變速箱的情況下，曲軸和變速箱的輸入軸彼此一起運行。因此，兩軸的同軸性在此對于長期的使用壽命來說是決定性的。就曲軸的安裝件而言，軸承點相對于彼此的同軸性也很重要。軸承點應該盡可能保持共線，目的是使曲軸能夠同心地運行并且基本一致地安置在所有的軸承點處。曲軸軸承孔周圍的工件區(qū)域通常由兩個獨立部件構(gòu)成。這兩個部件通常在一方面是氣缸曲軸箱上的軸承腹板，而在另一方面是螺接在其上的軸承蓋。可選地，曲軸軸承孔例如在對置氣缸式發(fā)動機的情況下也可以位于兩個氣缸曲軸箱半部的界面處。獨立部件通常在未裝配狀態(tài)下預先進行機械加工，其中在氣缸曲軸箱的軸承腹板和軸承蓋上分別加工出半圓形的表面部分。在隨后的加工步驟中，獨立部件被螺接在一起，以使得在軸承點區(qū)域內(nèi)相應地由半圓形的表面部分獲得基本為圓柱形的孔部。然后一個接一個地順序間隔開放置的多個孔部就提供了整體的曲軸軸承孔。用這種方式制成的孔隨后要經(jīng)過多級精加工處理。為了能夠達到氣缸曲軸箱的生產(chǎn)公差，目前通常要使用一種或多種鉆孔操作和/或摩擦操作以及一種或多種后續(xù)珩磨操作的組合。提供多重操作的原因在于例如由于鑄造氣缸曲軸箱造成的不規(guī)則使得必須要去除相對大量的十分之幾毫米或更多的材料，但是與此同時尺寸和位置公差還要處于較低的微米級范圍內(nèi)，并且因此需要高精度的機械加工。借助具有確定幾何形狀的切削刃的工具(鉆孔工具或摩擦工具)進行的機械加工階段在此情況下有兩項主要任務(wù)。一項任務(wù)是參照相對于工件固定的坐標系例如參照氣缸曲軸箱上的對應基準面確定整體曲軸軸承孔的位置。因此，通過用確定幾何形狀的切削刃進行精加工，即可得到對于該工件來說規(guī)定的孔軸線的期望位置。借助具有確定幾何形狀的切削刃的工具進行精加工的另一項任務(wù)是各個軸承點相對于彼此的定位，這在本領(lǐng)域技術(shù)人員中也被稱為曲軸軸承孔的“同軸性”。在這些操作的情況下相對于孔徑去除的材料總量通常處在十分之幾毫米的范圍內(nèi)，有時也可能是一毫米或更多。借助具有確定幾何形狀的切削刃的工具進行精加工之后是曲軸軸承孔的珩磨，也就是用具有不確定幾何形狀的切削刃的一件工具或多件工具進行精加工。珩磨具體實現(xiàn)了 關(guān)于直徑公差、圓柱形狀和表面粗糙度的最終要求質(zhì)量，以使得能夠保持關(guān)于孔內(nèi)表面可 規(guī)定的期望尺寸和可規(guī)定的期望結(jié)構(gòu)的公差。期望曲軸軸承孔的位置和同軸性在珩磨期間不應該改變，原因在于它們已經(jīng)通過先前的操作而被確定。因此，在珩磨工具和珩磨心軸之間提供鉸接耦合或順從性耦合以用于珩磨，目的是為了使珩磨工具能夠遵循已經(jīng)在其位置方面已經(jīng)被規(guī)定的孔而不會主動改變其位置。在珩磨操作中相對于孔徑去除的材料量通常處在遠低于100 μ m的范圍內(nèi)。EP0968069B2介紹了一種能夠在批量生產(chǎn)氣缸曲軸箱時用于鉆出曲軸軸承孔的鉆孔機。DE19634415B4公開了一種能夠例如在珩磨曲軸軸承孔或者被分為多個部分并且具有在一條直線上順序設(shè)置的孔部的其他孔時使用的珩磨工具。珩磨工具具有能夠在開始機械加工之前根據(jù)期望尺寸進行設(shè)定的至少一個珩磨區(qū)域，并且還具有均帶有至少一個切削涂層的切削區(qū)域和標定區(qū)域以及帶有至少一個切削涂層的引導切削區(qū)域，引導切削區(qū)域是徑向可展開的。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)解決的問題是提供一種用于精加工氣缸曲軸箱內(nèi)的曲軸軸承孔的方法以及一種適合用于實現(xiàn)上述方法的設(shè)備，由此能夠以比先前更加成本有效的方式精加工曲軸軸承孔，同時在從相對粗糙的預加工開始時仍保持對機械加工精度的最高要求。為了解決該問題，本專利技術(shù)提供了具備權(quán)利要求I中所述特征的方法以及具備權(quán)利要求13中所述特征的設(shè)備。在從屬權(quán)利要求中明確了有利的開發(fā)。所有權(quán)利要求的用語都參照說明書的內(nèi)容。在根據(jù)所請求專利技術(shù)的結(jié)構(gòu)中，多級精加工的多個機械加工操作能夠比先前更好地一起工作。不同的成屑機械加工方法-一方面具有幾何形狀確定的切削刃(例如精確鉆孔和/或鉸孔)，另一方面具有幾何形狀不確定的切削刃(珩磨)_之間的接合得以優(yōu)化。以下是此優(yōu)化所基于的一些考慮因素。術(shù)語“珩磨”在本申請中是指用幾何形狀不確定的切削刃的機械加工過程，其中具有多個切削刃的珩磨工具執(zhí)行包括兩個分量的機械加工動作，這就產(chǎn)生了機械加工后內(nèi)表面的特征表面結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)通常但非必要地具有交叉機械加工痕跡。從珩磨機器的珩磨心軸傳輸至珩磨工具的機械加工動作通常包括軸向來回進行的往復動作以及疊加在其上的旋轉(zhuǎn)動作。與用幾何形狀確定的切削刃工作的工具(例如鉆孔工具)相比，珩磨工具具有長得多的壽命，以使得能夠加工更多數(shù)量的工件而不必更換工具。盡管在鉆孔工具和鉸孔工具的情況下，幾何形狀確定的切削刃的磨損能夠?qū)е陆雍蠣顟B(tài)的逐漸改變，并且因此導致表面質(zhì)量和尺寸精度的惡化，但是珩磨工具的切削性能由于設(shè)有粘接磨粒的切削團的自動鋒利效果而在整個壽命期間均可保持基本不變，以使得即使在機械加工了大量的工件以及每個孔都去除了相對高比率的材料的情況下也能夠達到基本穩(wěn)定的形狀和表面微觀結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。將一部分機械加工任務(wù)從精確鉆孔和/或鉸孔中移走從而轉(zhuǎn)移到珩磨能夠相應地提高整體工藝的生產(chǎn)率而并不損失質(zhì)量。本專利技術(shù)實現(xiàn)了工藝鏈的顯著縮短，還有可能更加成本有效地實現(xiàn)精加工。 借助幾何形狀確定的切削刃的機械加工操作能夠比先前更為近似而且因此更加高效地工作。在某些情況下可以完全省去借助幾何形狀確定的切削刃的各個機械加工階段。例如，在所述方法的某些變形的情況下，可以省去所謂的精加工精確鉆孔，其作為多級精確鉆孔過程中最終的機械加工操作，具有(相對于孔徑)40 μ m到50 μ m之間的典型的材料去除量的，其傳統(tǒng)地被設(shè)計用于精確地機械加工孔以使后續(xù)珩磨只需去除本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種用于精加工內(nèi)燃發(fā)動機氣缸曲軸箱內(nèi)的曲軸軸承孔的方法，其中從預加工的曲軸軸承孔開始，精加工過的曲軸軸承孔被加工為具有可規(guī)定的期望尺寸、可規(guī)定的孔內(nèi)表面期望結(jié)構(gòu)和可規(guī)定的孔軸線期望位置，預加工的曲軸軸承孔首先用至少一個具有幾何形狀確定的切削刃的精加工工具進行精加工，并隨后執(zhí)行曲軸軸承孔的珩磨，其特征在于，用幾何形狀確定的切削刃完成的最終精加工操作緊接在珩磨之前，至少0.4mm的余量被去除，并且其特征還在于，珩磨工具相對于孔軸線的期望位置被同軸地引入孔內(nèi)并且在孔內(nèi)移動，至少0.08mm的余量在珩磨期間被去除。

【技術(shù)特征摘要】
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【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：B納格，M馬耶，G旺克米勒，G瓦塞曼恩，
申請(專利權(quán))人：納格爾機械及工具制造廠有限責任公司，格羅布工程有限責任兩合公司，
類型：發(fā)明
國別省市：