一种用于连杆小头端椭圆孔的加工刀具制造技术

本实用新型专利技术公开了一种用于连杆小头端椭圆孔的加工刀具，主要用于连杆小头端椭圆孔的加工。其主要技术方案：该加工刀具由专用成型铣刀和专用CBN磨头,构成一副完整的连杆小头端椭圆孔精加工刀具，专用成型铣刀，采用无底刃、圆柱面上有五刃的非对称螺旋设计；专用CBN磨头由硬质片、斜块、调节架、刀杆、调节杆、调节螺母、锁紧螺母、销组成。本实用新型专利技术通过试用证明：从根本上克服了连杆椭圆孔加工成本高、生产效率低下的现象，达到有效地保障连杆质量，提高生产效率，满足大批量生产的需求。

【技术实现步骤摘要】
一种用于连杆小头端椭圆孔的加工刀具
本技术属于一种对发动机连杆的加工刀具，具体是一种用于连杆小头端椭圆孔的加工刀具。
技术介绍
连杆是发动机的关键部件之一(见图1)，主要由大头端1、杆身2、和小头端3组成。其主要工作原理(见图3):连杆将活塞的动力传递给曲轴4，从而使活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。发动机运转过程中，活塞上的燃气压力和惯性力是以动态分布载荷的形式通过活塞销4作用在连杆小孔5上，因此连杆小孔主要承受交变的拉压载荷。由于爆发压力巨大，不仅活塞销4要发生弯曲变形，而且连杆小孔5也要发生变形,由此造成载荷向连杆小孔外侧应力集中，应力集中程度与活塞销的弯曲和椭圆变形程度有关，同时连杆主要承受交变拉压载荷；在这种情况下，小孔尺寸会在大小孔中心线方向逐渐增大，减少了活塞销和连杆小孔的接触面积,使空隙6加大，造成应力集中；此情况会增大活塞销和连杆间的接触应力，影响连杆的疲劳寿命。根据变形协调理论，将连杆小孔形状设计为椭圆形状的孔(见图4的椭圆8)，增加活塞销与连杆小孔间的接触面积，分散应力，使得连杆工作时承受的载荷更加均匀，有利于承载油膜的形成，从而提高其承载和传动能力，提高连杆的抗疲劳寿命，同时降低发动机运转时的噪音。但这种新的连杆小头端椭圆孔的加工相对传统的连杆圆孔而言，难度系数较大，当前都是采用德国进口的专用设备和刀具来加工完成的，但每台设备和刀具的售价非常昂贵，约500多万元，我公司作为连杆的专业生产厂家，需要的台数就多了，这个经济负担是沉重的。采用常规的机械加工方法和加工中心来加工，合格率太低，仅能达到15％，而且尺寸精度不稳定，需要不断的调整，生产效率偏低，不适合批量化生产。目前尚未发现国内成熟的连杆小头端椭圆孔的加工技术报道，根据市场的需求,我们必须解决这一技术难题。本
技术实现思路
本技术要解决的主要技术问题和目的是：根据目前连杆小头端椭圆孔加工存在的缺陷，设计一种用于连杆小头端椭圆孔的加工刀具，从根本上克服加工成本高、生产效率低下的现象，达到有效地保障连杆质量，提高效率，满足大批量生产的需求。本技术的主要技术方案：该加工刀具由专用高速成型铣刀和专用CBN磨头,构成一副完整的连杆小头端椭圆孔精加工刀具，专用高速成型铣刀，采用无底刃、圆柱面上有五刃的非对称螺旋设计，成型铣刀前角8°，第一后角22°，第二后角10°，齿条角80°，齿高3mm，成型铣刀直径φ16-0.05mm,有效铣削长度25mm,在刀柄中心有一个主油孔,有效铣削范围内有两个支油孔；专用CBN磨头，包含硬质片、斜块、调节架、刀杆、调节杆、调节螺母、锁紧螺母、销,其结构为，将调节架装入刀杆孔内,再把焊接好的硬质片和斜块，间隙配合安装在刀杆的槽内并与调节架的斜面贴合,刀杆左边装有一个锁紧螺母，刀杆右边孔装有一个调节杆，调节杆一端插入调节架并用销固定,另一端螺纹连接一个调节螺母。本技术通过实际应用证明：完全达到研制目的，该刀具设计合理，操作方便，所加工连杆小头端椭圆孔合格率，由原来传统加工的15％提高到97％以上，提高效率五倍以上，降低了生产成本，提高了连杆的抗疲劳寿命，保证了连杆椭圆孔的润滑性能，适合大规模生产的需求，为行业内解决了一大技术难题，它不仅能满足连杆小头端椭圆孔的加工，也适合连杆小头端衬套椭圆孔的加工。附图说明下面结合附图，对本技术的具体实施方式作进一步详细描述。图1，是连杆的形状示意图，也是连杆小头端椭圆孔的示意图，短轴为e，长轴为e+x。图2，是图1的俯视图。图3，是原连杆小头端圆孔边缘高应力分布图。图4，是连杆小头端小孔与椭圆孔的对比图，小孔7是加工椭圆孔之前钻的正圆孔，椭圆孔8是本技术要加工的孔。图5，是本技术专用高速成型铣刀的主视图。图6，是图5的A向放大视图。图7，是本技术专用CBN磨头的主视图。图8，是图7的B-B向局部剖视图。图9，是硬质片12、斜块13的焊接图。图10，是调节架14的主视图。图11，是图10的左视图。图12，是刀杆15的主视图。图13，是图12的C-C向局部剖图。具体实施方式参照图5、6、7、8，对本技术的主要技术方案进行说明:由专用高速成型铣刀和专用CBN磨头,构成一副完整的连杆小头端椭圆孔精加工刀具，专用高速成型铣刀(见图5、6)，采用无底刃(刀具底部无切削刃口)、圆柱面上有五刃的非对称螺旋设计，成型铣刀前角8°，第一后角22°，第二后角10°，齿条角80°，齿高3mm，成型铣刀直径φ16-0.05mm(因连杆小头端短轴孔的直径e≥φ18mm，所以直径应小于φ18mm),有效铣削长度25mm(因连杆小头端椭圆孔的高度H尺寸≤23mm，所以铣削长度应大于23mm),在刀柄9中心有一个主油孔10,有效铣削范围内有两个支油孔11；专用CBN磨头(见图7、8)，包含硬质片12、斜块13、调节架14(见图10、11)、刀杆15(见图12、13)、调节杆16、调节螺母17、锁紧螺母18、销19,其结构为，将调节架14装入刀杆15孔内,再把焊接好的硬质片12和斜块13，间隙配合安装在刀杆15的槽内并与调节架14的斜面贴合,刀杆15左边装有一个锁紧螺母18，刀杆15右边孔装有一个调节杆16，调节杆一端插入调节架14并用销19固定,另一端螺纹连接一个调节螺母17(螺母的外螺纹为右旋,内螺纹为左旋)。专用CBN磨头直径的调节(见图7、8)，通过调节螺母17(调节杆16向左推动调节架14的斜面，斜面再向外推动硬质片12,增大直径)，使磨头直径φ16-0.02mm符合要求，最后用锁紧螺母18锁紧。参照图5、7，所述的专用高速成型铣刀，采用TY85材料,刀具的各尺寸、角度、光洁度以及热处理,均按普通铣刀的技术要求加工；所述的专用CBN磨头，其硬质片12，采用CBN材料，硬度约65-68HRC。参照图1、4、5、7，本技术的具体使用:1、在加工完成连杆的小孔7(椭圆孔加工之前钻的孔)之后，将连杆装夹在高速加工中心设备上,再把专用高速成型铣刀(见图5)安装在设备的液压刀柄上，设备转速调整为8000转/min，刀具进给量150mm/min，按椭圆孔椭圆轨迹程序,采用自动补偿方式进行加工小头端椭圆孔(将铣刀切削范围25mm，整体插入小孔内表面,沿椭圆轨迹尺寸切削)；2、经初步加工连杆小头端椭圆孔后,在高速加工中心设备上取下专用高速成型铣刀，换上专用CBN磨头，设备转速调整为15000转/min，刀具进给量80mm/min,按椭圆孔椭圆轨迹程序,磨削修正小头椭圆孔，使小头端椭圆孔粗糙度提高到Ra0.2以内；3、用圆度仪检测连杆小头端椭圆孔的规则性是否合格。本技术已用于GS61、GS62、5009200等多种连杆小头端椭圆孔的加工，效果较好，完全达到研制目的。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于连杆小头端椭圆孔的加工刀具，其特征在于：由专用高速成型铣刀和专用CBN磨头,构成一副完整的连杆小头端椭圆孔精加工刀具，专用高速成型铣刀，采用无底刃、圆柱面上有五刃的非对称螺旋设计，成型铣刀前角8°，第一后角22°，第二后角10°，齿条角80°，齿高3mm，成型铣刀直径φ16

【技术特征摘要】
1.一种用于连杆小头端椭圆孔的加工刀具，其特征在于：由专用高速成型铣刀和专用CBN磨头,构成一副完整的连杆小头端椭圆孔精加工刀具，专用高速成型铣刀，采用无底刃、圆柱面上有五刃的非对称螺旋设计，成型铣刀前角8°，第一后角22°，第二后角10°，齿条角80°，齿高3mm，成型铣刀直径φ16-0.05mm,有效铣削长度25mm,在刀柄(9)中心有一个主油孔(10),有效铣削范围内有两个支油孔(11)；专用CBN磨头，包含硬质片(12...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯飞，冀会平，周学，邓伟，董绍杰，张涛涛，周洋，郝丽娜，王东方，
申请(专利权)人：云南西仪工业股份有限公司，
类型：新型
国别省市：云南;53