活塞异形外圆加工装置制造方法及图纸

一种活塞异形外圆加工装置，特别适合中凸变椭圆活塞的加工生产。本发明专利技术由车刀、弹性刀体、电动微位移伺服机构、微型计算机、Ｄ／Ａ转换器、功率放大器、控制电路、活动基座和进电机及其传动机构、光电码盘和微动开关组成。该装置系统结构简单、伺服机构无机械摩擦、动态响应好，而且能方便的与普通精密或高精密车床组合使用。（*该技术在2009年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种活塞异形外圆加工装置，特别适合中凸变椭圆活塞的加工生产。活塞是汽车、拖拉机的内燃机的重要零件，它的加工质量直接影响汽车、拖拉机的性能。目前在国内、外中凸变椭圆形活塞的生产加工中采用的装置有仿形车、椭圆磨和立体硬靠模等装置。比较具有代表性的活塞加工装置是仿形车装置，该装置由三个独立的机构组成，使用变杠杆比凸轮仿形机构加工裙部椭圆截面;使用中凸仿形机构加工裙部中凸形线;使用仿形后刀架加工头部的形线(如瑞士TPO-150金刚石靠模车床)。但是现有的上述加工装置存在以下问题1.要求有高精度的硬靠模，靠模加工困难，成本高，易磨损;2.机械传动复杂，传动误差较大，机械惯性较大，不利于提高生产效率;3.不同型号的产品需要换相应的靠模，设备调整复杂;4.需要专用高精度机床，设备费用高。本专利技术的目的是针对目前中凸变椭圆形活塞加工中存在的上述问题，提供一种新的活塞异形外圆加工装置，以提高中凸变椭圆形活塞的加工精度和生产效率。本专利技术由车刀和可使车刀按预定规律运动的弹性刀体、驱动弹性刀体运动的电动微位移伺服机构(以下简称伺服机构)、事先装入中凸变椭圆活塞的有关数据并向伺服机构和步进电机及传动机构发出控制信号的微型计算机、D/A转换器、功率放大器、控制电路、活动基座和驱动活动基座的步进电机及其传动机构、向微型计算机发送同步脉冲信号的光电码盘和启动微型计算机工作的微动开关组成。车刀安装在弹性刀体上，弹性刀体由伺服机构驱动，按变椭圆截面规律运动。车刀、弹性刀体和伺服机构安装在活动的基座上，活动基座由步进电机通过传动机构驱动可按预定的中凸形线规律运动。中凸变椭圆的数据事先装在微型计算机的存储器中。在加工活塞过程中，首先由安装在机床床身上的微动开关启动微型计算机工作。微型计算机将变椭圆数据经D/A转换器，变成控制信号后，通过功率放大器，送至伺服机构;同时，将中凸形线数据通过控制电路送至步进电机。椭圆截面的相位和中凸形线沿工件轴向的分布由装在车床主轴上的光电码盘的同步脉冲信号来保证。弹性刀体上装有位移传感器，与微型计算机组成在线测量装置，用于保证活塞加工的精度。电动微位移伺服机构由永久磁钢、壳体、动圈、测速线圈、动圈架、顶杆、支撑弹簧等组成。测速线圈固定在动圈上。活塞的中凸型线和椭圆度变化范围不大、精度要求不高时，微型计算机将中凸变椭圆的数据经D/A转换器变成控制信号后，通过功率放大器，送至伺服机构，伺服机构驱动弹性刀体使车刀按加工中凸变椭圆活塞规律运动，则步进电机及其传动机构、活动基座可省去，整个加工装置得到简化。本专利技术采用电动微位移伺服机构和弹性刀体，使本专利技术的传动机构简单、无磨擦、动态响应好，有利于提高生产率;用微型计算机控制加工代替硬靠模加工，不但可提高产品精度而且节省硬靠模加工费用，特别是中凸线形加工采用步进电机驱动和活动基座结构，使加工的产品可以达到很高的精度。本专利技术能方便的与普通精密或高精密车床组合使用，不需专用车床，生产不同型号的活塞只需对微型计算机存储的有关数据和控制程序稍加修改而不需做复杂的调整工作，因此本专利技术系统结构简单、使用方便、成本低，活塞头部、裙部可一次加工成型，加工精度高、生产效率高，便于实现自动化生产。附图说明图1为本专利技术系统结构示意图1-车刀2-弹性刀体3-电动微位移伺服机构、4-活动基座、5-传动机构、6-步进电机、7-微型计算机、8-D/A转换器、9-功率放大器、10-控制电路、11-光电码盘、12-机床刀架底座、13-顶杆、14-位移传感器、15-A/D转换器。图2为电动微位移伺服机构结构示意图16-支撑弹簧、17-动圈架、18-动圈、19-测速线圈、20-永久磁钢、21-充磁线圈、22-壳体、23-支撑弹簧、24-气隙。实施例1.选用CM6140精密车床。车刀1安装在弹性刀体2上，伺服机构3通过顶杆13驱动弹性刀体2。弹性刀体2、伺服机构3固定在活动基座4上，基座4安装在车床刀架底座12上，活动基座4由固定在机床上的步进电机6及传动机构5驱动。微型计算机7选用MCS-51系列单片机8031扩展并装配A/D转换器AD574和D/A转换器DAC1210组成单片机控制系统。功率放大器9选用GF200-4。步进电机6选用55BF01。控制电路10为三路晶体管功率放大器。位移传感器14选用DWY-3电容式位移传感器，它与微型计算机组成在线检测装置，位移传感器固定在弹性刀体2上。光电码盘11安装在车床主轴上，光电码盘11的同步脉冲信号是用来保证加工活塞时椭圆截面的相位和中凸形线沿工件主轴的正确分布。微动开关安装在车床床身上。微型计算机7的存储器中事先装入中凸变椭圆的有关数据和控制程序。当加工中凸变椭圆活塞时，安装在车床床身上的微动开关启动微型计算机工作，光电码盘11发出同步信号送入微型计算机7，微型计算机7将变椭圆数据经D/A转换器8通过功率放大器9送至伺服机构，同时微型计算机7将中凸形线数据经控制电路10送至步进电机6。伺服机构3驱动弹性刀体2，步进电机6及传动机构5驱动活动基座4，车刀1按中凸变椭圆截面规律运动，进行加工中凸变椭圆活塞动作。固定在弹性刀体2上的位移传感器14将位移信号通过A/D转换器15送入微型计算机7中，以保证活塞的加工精度。电动微位移伺服机构由永久磁钢20、壳体22、动圈18、测速线圈19、动圈架17、顶杆13、支撑弹簧23、充磁线圈21组成。永久磁钢20由铝镍钴永磁材料制成，由充磁线圈21进行充磁，以保证在气隙24中形成很高的磁感应强度。壳体22由导磁材料制成并与永久磁钢和气隙组成闭合磁路。动圈18固定在动圈架17上。动圈接受来自功率放大器的电流控制信号，并转换为与控制电流成比例的力，此力经由动圈架和顶杆作用于弹性刀体使弹性刀体按预定的规律运动。支撑弹簧保证动圈架有良好的侧向稳定性。测速线圈固定在动圈上产生与动圈架的位移速度成正比的信号，该信号反馈到功率放大器输入端形成闭环控制回路以改善伺服机构的动态性能。实施例2.在活塞加工精度要求不高的前提下，在例1的基础上，省去步进电机6、传动机构5、活动基座4和控制电路10，微型计算机7将加工中凸变椭圆活塞的有关数据通过D/A转换器8和功率放大器9，全部送入伺服机构3，由伺服机构3驱动弹性刀体2使车刀1按中凸变椭圆截面规律运动，进行加工中凸变椭圆活塞的动作。权利要求1.一种活塞异形外圆加工装置，特别适合中凸变椭圆活塞的加工生产，其特征是它包括a.车刀和可使车刀按预定规律运动的弹性刀体；b.驱动弹性刀体运动的电动微位移伺服机构；c.事先装入中凸变椭圆活塞的有关数据并向伺服机构和步进电机及传动机构发出控制信号的微型计算机；d.D/A转换器、功率放大器、控制电路；e.活动基座和驱动活动基座的步进电机及其传动机构；f.向微型计算机发送同步脉冲信号的光电码盘和启动微型计算机工作的微动开关。2.根据权利要求1所述加工装置，其特征是，弹性刀体装有向微型计算机发送位移信号的位移传感器。3.根据权利要求1所述的加工装置，其特征是，电动微位移伺服机构由永久磁钢、壳体、动圈、测速线圈、动圈架、顶杆、支撑弹簧组成。4.根据权利要求1、3所述的加工装置，其特征是测速线圈固定在动圈上。全文摘要一种活塞异形外圆加工装置，特别适合中凸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种活塞异形外圆加工装置，特别适合中凸变椭圆活塞的加工生产，其特征是它包括：ａ．车刀和可使车刀按预定规律运动的弹性刀体；ｂ．驱动弹性刀体运动的电动微位移伺服机构；ｃ．事先装入中凸变椭圆活塞的有关数据并向伺服机构和步进电机及传动机 构发出控制信号的微型计算机；ｄ．Ｄ／Ａ转换器、功率放大器、控制电路；ｅ．活动基座和驱动活动基座的步进电机及其传动机构；ｆ．向微型计算机发送同步脉冲信号的光电码盘和启动微型计算机工作的微动开关。。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘炳运，谌国权，潘培元，
申请(专利权)人：国防科技大学，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]