制造活塞式发动机气缸衬套的方法和气缸衬套及活塞组件技术

一种制造气缸衬套（１）的方法，该衬套用于活塞式发动机例如大型两冲程十字头形发动机，在该种方法中在衬套的内表面（７）上形成用于活塞环的滑行表面，形成的方法是，首先采用至少一个其切削刃是弯曲的切削工具在衬套内表面上切削出在波峰和波谷之间的高度差（ｈ）至少为０．００５ｍｍ的波形结构，然后至少在最靠近活塞顶部死点位置的滑行表面处从该波形结构中除去波峰，使得在纵向截面上加工好的衬套（１）的内表面（７）具有部分的波形表面，在该波形表面中，波谷（１７）由基本上是平面的区域（１８）分开，该方法的特征在于，气缸衬套的内径在２５～１００ｃｍ的范围内，而其长度在１００～４００ｃｍ的范围内；不用珩磨法而采用塑性压缩法，将至少波峰高度的０．００４ｍｍ压缩成上述基本上是平面的区域（１８），由此去掉波峰；压缩后的波谷（１７）的底部至少低于这些平面区域０．００１ｍｍ。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及制造活塞式发动机例如大型两冲程十字头型发动机的气缸衬套的方法，在这种方法中采用以下方式在衬套的内表面上形成用于活塞环的滑行表面首先采用至少一个具有曲线切削刃的切工具在衬套的内表面上切削出波形结构，该波形结构在波峰和波谷之间具有至少0.005mm的高度差，然后至少在最靠近活塞顶部死点位置的滑行表面处从该波形结构中除去波峰，使得在纵向截面上作好的衬套的内表面具有不完全的波形表面，在此波形表面中，波谷由大体上是平面的区域分开。德国专利No.683262说明一种用这种方法制造的气缸衬套，其中在波形结构中的波峰通过珩磨衬套的内表面而被除去。这种方法要求将衬套从一个使内表面上切削出波形结构的机加工装置上转移到珩磨机的新的固定位置上。此外，珩磨本身是一种费用大和耗时的加工手段，在珩磨加工中，具有若干珩磨石的机头在转动时穿过衬套，由此珩磨石将波峰上的料磨去。特别在大型气缸衬套的情况下，要配备珩磨机投资是很大的。瑞士专利No.342409说明一种气缸衬套，在该专利中，通过在衬套的内表面上切削出波形结构而在该内表面上形成用于活塞环的滑行表面。这种衬套称作波切衬套，该波形结构通常是螺旋形的，在衬套转动时切削工具以一定的速率沿衬套的纵方向推进。瑞士专利所说的一个优点是，沟槽聚集润滑油，因而出现油窝，这有利干活塞环和衬套内表面之间的润滑作用。这种在衬套内表面上进行波切而形成沿衬套纵向相连接的波形结构其制造优点是，内表面不用珩磨，因为波切加工可以将衬套加工到要求的内径尺寸。当衬套工作时，活塞环将磨去波峰，从而在波谷之间形成平面区域，但活塞环也在同时被磨损。大型两冲程十字头发动机的发展总是增加气缸的输出功率，因此也增加了有效平均压力。最近制造的发动机其气缸输出功率达到5,700kw，有效平均压力为18.2巴。这对活塞环和气缸衬套提出了很高的要求，因为穿过活塞环的压差以及活塞环与衬套内表面的接触力变得很大。因此如衬套的内表面是被切削成纯粹的波形结构，则要重视活塞和衬套的磨合问题，尖锐的波峰可能引起活塞环的卡住。丹麦专利No.139111说明一种气缸衬套，该衬套的内表面上具有螺旋式的切削槽，该螺旋槽的螺距是如此大，使得波谷由一个平面区域隔开，该平面区域沿气缸的纵向具有例如是4mm的长度L。在切削该槽之前，必须珩磨该衬套，这使得制造衬套变得很昂贵，因为衬套必须在一种固定装置上首先加工到接近于其最后内部尺寸之后，它必须被装卡在珩磨机上进行珩磨，然后再重定位在第一种固定装置上，以便切削出槽。大型发动机的气缸衬套是很重的部件，在机加工设备上重新定位和装卡该衬套是费时间的。JP-A 5-65849说明一种用于活塞发动机的气缸座，在该专利中，镗孔后的气缸还要进行珩磨，形成蜂窝状结构的研磨纹路或槽。这些研磨纹路包括有会导致损坏活塞环的小的尖锐凸起。为防止这种对活塞环的损坏，采用几种滚压工具对气缸的内表面进行压光处理。这种在缸筒表面上除去小凸部的压光操作法是众所周知的工艺。在此日本专利中说明的气缸座也必须多次重新定位在不同加工设备的若干装卡装置上。本专利技术的目的是提供一种制造具有有益的碎浪结构的气缸衬套的方法，使得可以不用昂贵的珩磨设备，减少衬套的搬运并减少加工时间。基于这一点，本专利技术方法的特征在于，气缸衬套的内径在25～100cm的范围内，其长度在100～400cm的范围内；不用珩磨而用塑性压缩法除去波峰，将至少0.004mm的波峰高度压缩成上述大体是平面的区域；并且在压缩后波谷的底部至少低于这些平面区域0.001mm。利用相当简单和便宜的设备通过技术上并不复杂的方法便可以进行这种塑性压缩，并且可以在同一装卡位置上将波形结构切削在很大的衬套的内侧上，并将波峰压缩成大体是平面的区域。另外，还节省了珩磨设备的投资，对于这种大尺寸的衬套该种设备是很贵的。而且，在波谷之间的近似平面的区域，衬套的内表面上可以获得一种很有利于衬套和活塞环磨合的表面特性。滚压过的表面没有很锐的凸出部，但另一方面也不完全是光滑的或镜一样发光的表面，这种光滑表面可能引起衬套和活塞环之间的润滑问题。例如采用小滚压工具利用滚压方法便可以进行波峰的塑性压缩，这种小滚压工具是较好的，因为这种设备是最简单的。或者，可以利用一个沿衬套整个长度延伸的滚子进行滚压。上述波形表面高度的范围对波形结构是特别有利的，该波形结构在滚压前在波峰和波谷之间的高度差为0.01～0.02mm。通过在上述范围内进行波峰的塑性形变，衬套内表面形成一个与活塞环温和磨合的表面。如果波谷深度小于0.001mm，则获得的润滑状况是不令人满意的。最好利用上述至少一个切削工具在衬套内表面切出波形结构，该切削工具在衬套转动时由镗孔杆以一定进刀速度沿衬套纵向推进，使得波形结构至少形成一个螺旋切口，然后用滚压工具滚压内表面进行塑性压缩，该滚压工具利用切削工具所用的同一镗孔杆向前推动。这就避免了将气缸衬套从一个机器的装卡位置再挪到另一个机器的装卡位置，从而节省了时间。当在衬套内表面切削出螺旋切口时，将镗孔杆从衬套中退出，然后装上滚压工具，再将镗孔杆插入到衬套内并进行滚压。切削工具和滚压工具也可以装在各自的横移滑块上或相应的夹具上，使得根据需要相对于衬套内表面前后移动工具便可以适当地改换工具。装有切削工具的镗孔杆适合于通过工具的径向移动调节切削工具的切削深度，因此通过沿衬套的径向方向移动滚压工具可以适当地调节滚压压力，从而可以利用镗孔杆现有的调节选择。也可以采用工具头上装有若干滚子的滚压工具进行滚压，这种工具因为用于滚压管子的内表面而为大家所知，但是这种工具最适合滚压管径恒定的直径比较小的管子。因此最好利用具有一个滚子的滚压工具的滚压进行塑性压缩，该滚子相对于衬套内表面的径向位置可以调节，而且该滚子在衬套正转动时可以沿衬套的纵方向向前移动。这使得可以用同一工具来滚压具有不同内径的的衬套。使用一个滚子还允许通过滚子的径向位移很准确地调节滚压压力，从而可避免过分地滚压波纹结构。如果用多个滚子，则需在很窄的范围内同时控制各个滚子，这是很困难的，特别是因为在一个滚子上的力的变化可以传输到另一些滚子上。很希望使滚压工具与一个表示当时滚压压力的测压器相结合，以便监测滚压压力并能够在滚压内表面期间进行微调。对于一个发动机或多个同一尺寸的发动机，气缸衬套通常以成批方式制造。在这种成批制造中，也可以应用测压器，使得可以再使用对于特定尺寸气缸衬套的适当滚压压力的数据，并在开始滚压衬套时便调节滚压工具。为便于制造衬套，举例来说，当衬套直径在25-100cm的范围内时，可以在衬套内径切削公差为±0.1-0.2mm的条件下进行波形结构的切削。尽管有这种公差，但波形结构的波高高度可以用更小的公差进行切削，例如±0.003mm或更小，因为切削工具的刀头的弧形切削刃具有很大的半径，例如依赖于衬套的内径和波形结构中要求的波高可从100mm到800mm，还因为直径(指衬套内径)变化很慢，使得切出的相邻波具有几乎完全相同的直径。虽然由于衬套直径的公差，衬套内径在衬套的整个长度上是变化的，但在工具沿衬套的纵向移动时，滚压工具可以适当地保持要求的滚压压力。因为直径(指衬套内径)变化小，所以通过很简单的器械设计利用一个臂支承的滚压工具便可以保持滚压压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：彼得·阿兰·布兰特，
申请(专利权)人：曼B与W狄赛尔公司，
类型：发明
国别省市：