专利名称：加工多缸发动机缸体曲轴孔的曲轴孔铰刀及车床的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及发动机缸体的加工，尤其涉及利用普通车床高精度地加工多缸发动机缸体曲轴孔的曲轴孔铰刀及车床。
背景技术：
曲轴孔的加工技术是发动机缸体加工中最关键的工艺技术。图8所示为目前四缸发动机缸体结构的一个示例图，缸体3为一个铸铁或招合金箱体,缸体3具有前端面31及后端面32，缸体3下部具有一贯穿缸体3的前端面31及后端面32的曲轴孔33，该曲轴孔33包括第一档331、第二档332、第三档333、第四档334及第五档335，这些孔都位于同一轴线上，且尺寸相同。曲轴孔33的尺寸精度，圆柱度和同轴度、粗糙度是衡量缸体加工质量 的最重要指标，一台好的发动机，其缸体曲轴孔尺寸精度要求达到5 6级精度(公差范围0.018)，圆柱度达到￠0.007，同轴度达到￠0.015,粗糙度RaO. 8。传统的加工工艺是利用高精密专用镗床进行粗镗、精镗镗削后，再利用珩磨机对其进行铰珩，才能达到缸体曲轴孔尺寸精度要求，但这种现有加工工艺需购置专用的加工设备，设备投入大，加工成本高。
实用新型内容本实用新型要解决现有技术加工多缸缸体曲轴孔设备投入大加工成本高的技术问题，提供一种利用普通车床高精度地加工多缸发动机缸体曲轴孔的曲轴孔铰刀及使用其的车床。为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下一种加工多缸发动机缸体曲轴孔的曲轴孔铰刀，所述铰刀具有刀身和刀具，所述铰刀的一个端部具有能与车床主轴连接的装配部，其中，所述铰刀整体呈圆杆形，所述刀身顺次包括铰前定位部、刀具安装部和铰后定位部，所述铰前定位部能与铰孔前的曲轴孔最小间隙旋转配合，所述铰后定位部能与铰孔后的曲轴孔最小间隙旋转配合。基于上述构思，所述刀具包括粗铰刀和精铰刀，所述粗铰刀最大外径小于所述精铰刀最大外径。基于上述构思，所述粗铰刀和精铰刀均分别为沿所述刀具安装部圆周面均匀分布的数个硬质合金块。基于上述构思，从所述装配部起，所述铰刀结构依次为所述装配部成型于所述刀身铰前定位部外侧的一端，所述铰前定位部内侧邻接所述刀具安装部的粗铰刀一侧、所述刀具安装部的精铰刀一侧邻接所述铰后定位部。基于上述构思，所述铰前定位部及铰后定位部圆周面上均分别设有数个平行于轴向的排屑槽。基于上述构思，所述粗铰刀和精铰刀均分别为焊接于所述刀身的8个硬质合金块，所述刀具安装部外圆周面对应所述硬质合金块设有数个固定所述硬质合金块的嵌槽。[0012]基于上述构思，所述铰前定位部及铰后定位部的轴向长度均大于或等于缸体宽度。本实用新型还一种使用如前所述的曲轴孔铰刀的车床，其，包括床身、主轴及拖板；所述床身上部的一侧为加工动力输出的主轴，所述主轴能连接所述铰刀的装配部；所述床身上部另一侧滑设有轴向进给的拖板，所述拖板上具有固定安装所述缸体的固定夹具。基于上述构思，所述主轴外侧还固定有万向节，所述装配部通过所述万向节连接所述主轴。基于上述构思，所述固定夹具上部还设有从顶部下压固定所述缸体的压紧装置。基于以上技术方案，本实用新型相对于现有技术有益效果如下I、铰刀利用两侧的铰前定位部及铰后定位部便能与缸体进行有效定位，不需要另设现有技术中常见的铰刀固定装置，在用铰刀加工某一档曲轴孔时，铰前定位部及铰后定位部至少能在其它4个档的曲轴孔进行有效定位，且由于加工部分曲轴孔及提供定位的曲轴孔都是同属一缸体，所以，相对振动和晃动最小，从而能大大提高加工精度。2、刀具集成有粗铰刀及精铰刀于一体，可在一个加工行程中便同时完成粗铰及精铰，不仅大大提高生产效率，还能避免现有技术中换刀或调整刀具后再次加工容易出现的偏差。3、铰刀装配部与车床主轴之间采用万向节连接，能实现主轴与铰刀的浮动连接，减少主轴对铰刀造成的振动或位置偏移。4、车床将用于横向移动的小拖板及旋转、精调等承托装置全部卸掉，仅保留轴向进给的拖板，以此最大限度地减少了缸体与床身之间的配合间隙，从而减轻加工曲轴孔时的晃动。
图I为本实用新型曲轴孔铰刀的结构示意图。图2为图I中B-B剖面示意图。图3为图I中A-A剖面示意图。图4为图I中C-C剖面示意图。图5为图I中D-D首I]面不意图。图6为本实用新型车床结构示意图。图7为本实用新型曲轴孔铰刀在加工中与缸体的配置关系示意图。图8为现有技术四缸发动机缸体结构的示意图。图中1车床，11床身，12主轴，13万向节，14拖板，2铰刀，21刀身，22刀具，221粗铰刀，222精铰刀，23铰前定位部，231排屑槽，24铰后定位部，241排屑槽，25装配部，3缸体，31前端面，32后端面，33曲轴孔，331第一档，332第二档，333第三档，334第四档，335
第五档，4夹具。
具体实施方式
体现本实用新型特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本实用新型能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本实用新型的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本实用新型。如图I所示，本实用新型提供一种用于加工汽车多缸发动机缸体曲轴孔的曲轴孔铰刀2，能适配于普通卧式车床，是一种加工中能自定位的圆杆形曲轴孔铰刀2，具有刀身21以及成型于刀身21的刀具22。刀身21顺次包括铰前定位部23、刀具安装部26和铰后定位部24。刀具安装部26两侧分别设为铰前定位部23及铰后定位部24，利用都位于同一轴线上且尺寸相同的曲轴孔33，铰前定位部23可在加工前的曲轴孔33内旋转定位铰刀2，而铰后定位部24可在加工后的曲轴孔33内旋转定位铰刀2。而装配部25则成型于刀身21的一个端部，装配部25成型于铰前定位部23还是铰后定位部24的一端，主要取决于采用正向推铰还是反向拉铰，可根据实际需要进行配置。装配部25上还可设一个快换销251
用于与车床的主轴快速连接或拆下。如图I、图2及图3所示，本实用新型中刀具22较佳又集成有粗铰刀221及精铰刀222。如图2，粗铰刀221是由焊接于刀具安装部26的数个硬质合金块组成，刀具安装部26外周面还可预置数个嵌槽来固定后焊接这些硬质合金块，可为沿刀身21圆周面均匀分布的6个或8个硬质合金块，硬质合金可为用于刀具的钨钴类硬质合金、钨钛钴类硬质合金或钨钛钽(铌)类硬质合金，可根据缸体3的材质相应选用，粗铰刀221最大外径为B，可将缸体3的曲轴孔33粗加工为内径为B。如图3所示，精铰刀222同样也是同样方式焊接于刀身21的数个硬质合金块，也为沿刀身21圆周面均匀分布的6个或8个硬质合金块，硬质合金可为用于刀具的钨钴类硬质合金、钨钛钴类硬质合金或钨钛钽(铌)类硬质合金，可根据缸体3的材质相应选用，精铰刀222最大外径为A，可将缸体3的曲轴孔33精加工为最终内径A。本实用新型中的A略大于B，二者之差一般为0.075mm至0. 125mm之间，以此分别完成粗铰和精铰。如图I及图4所示，圆柱形铰前定位部23的外径L略小于铰孔前的曲轴孔33的直径，例如可采用H8/f7精密配合间隙，以达最小间隙旋转配合(Xmin clearance fit),以便于铰前定位部23可在铰孔前的曲轴孔33内旋转定位铰刀2。如图I及图5所示，圆柱形铰后定位部24的外径H略小于铰孔后的曲轴孔33的直径，同样可采用H8/f7精密配合间隙，以达最小间隙旋转配合(Xmin clearance fit),以便于铰后定位部24可在铰孔后的曲轴孔33内旋转定位铰刀2。且铰前定位部23及铰后定位部24圆周面上均分别设有数个平行于轴向的排屑槽231、241，以此将加工中碎屑排出，并且，加工中排屑槽231、241还能给铰前定位部23及铰后定位部24供给切削液作为润滑之用。铰前定位部23及铰后定位部24的轴向长度一般要大于或等于缸体3宽度(前端面31与后端面32的直线距离)，以便在加工行程上提供有效定位。如图I所示，本实用新型的较佳实施例中，从装配部25起，铰刀2的结构依次为铰前定位部23、粗铰刀221、精铰刀222及铰后定位部24，粗铰刀221邻近铰前定位部23，而精铰刀222邻近铰后定位部24。加工中，刀具22从缸体3后端面32向前端面31进行加工，先依次对曲轴孔33各档以粗铰刀221进行粗加工，接着再由精铰刀222进行精加工，以反向拉铰的方式加工缸体3的各曲轴孔33。如图6、图7所示，为更进一步减少加工中外在因素造成的误差，本实用新型还提供了使用上述铰刀2的车床1，由普通卧式数控车床改造而成，其基本结构包括床身11、主轴12、万向节13及拖板14。床身11上部的一侧为加工动力输出的主轴12，主轴12外侧固定有万向节13 ;床身11上部另一侧滑设有轴向进给的拖板14，拖板14上具有固定安装缸体3的固定夹具4，将缸体3以缸体底面工艺孔和底面定位的方式固定在夹具4上，当然，最好在拖板14上侧再设螺杆、压板等压紧装置，在顶部下压以将缸体3稳固固定于拖板14，固定夹具4与拖板14配合将缸体3的曲轴孔33的中心与车床I的主轴12的中心对齐，以便进行曲轴孔33的加工。本实用新型中车床I将用于横向移动的小拖板及旋转、精调等承托装置全部卸掉，仅保留轴向进给的拖板14，以此最大限度地减少了缸体3与床身11之间的配合间隙，从而减轻加工缸体3时的晃动。由于本实用新型给出的铰刀2利用铰前定位部23及铰后定位部24与缸体3的曲轴孔33进行有效定位，所以，装配部25与车床主轴之间较佳采用万向节13连接方式进行装配，以实现主轴12与铰刀2的浮动连接，减少主轴12对铰刀2造成的振动或位置偏移。 而适配于车床主轴12的万向节13有多种，因不是本实用新型改进重点，所以不再赘述。如图6、7所示，并参照图I至图5，本实用新型利用上述车床I及铰刀2的加工过程具体为首先，缸体3的曲轴孔33经前部工序(可为粗镗)加工至比最终尺寸小0. 2 0. 25mm的初孔；然后，将缸体3固定于床身11上的拖板14的夹具4上；之后，将铰刀2装配部25及铰前定位部23穿过曲轴孔33，以装配部25通过万向节13浮动连接于主轴12 ；之后，启动车床I并开始向远尚王轴的方向拉出拖板14，刀具22从缸体3后2而面32向如端面31进行加工，先依次对曲轴孔33各档以粗铰刀221进行粗加工，接着再由精铰刀222进行精加工，以反向拉铰的方式加工缸体3的各曲轴孔33，加工中当然要配合在铰刀2工作面喷入切削液，以减少作业温度，并能提高铰削效率，同时还能将碎屑不断通过排屑槽231、241带出；最后，完成铰削，得到最终产品。本实用新型的有益效果在于I、铰刀利用两侧的铰前定位部及铰后定位部便能与缸体的曲轴孔进行有效定位，不需要另设现有技术中常见的铰刀固定装置，在用铰刀加工某一档曲轴孔时，铰前定位部及铰后定位部至少能在其它4个档的曲轴孔进行有效定位，且由于加工部分曲轴孔及提供定位的曲轴孔都是同属一缸体，所以，相对振动和晃动最小，从而能大大提高加工精度。2、刀具集成粗铰刀及精铰刀于一体，可在一个加工行程中便同时完成粗铰及精铰，不仅大大提高生产效率，还能避免现有技术中换刀或调整刀具后再次加工容易出现的偏差。3、铰刀装配部与车床主轴之间采用万向节连接，能实现主轴与铰刀的浮动连接，减少主轴对铰刀造成的振动或位置偏移。4、车床将用于横向移动的小拖板及旋转、精调等装置全部卸掉，仅保留轴向进给的拖板，以此最大限度地减少了缸体与床身之间的配合间隙，从而减轻加工曲轴孔时的晃动。本实用新型提供的加工工艺得到的产品，其尺寸精度可达5级，圆柱度能达小0. 002，同轴度能达0 0. 008，粗糙度能达RaO. 4。并且，不需要再投入增加精镗设备，只需投入一台价值不足10万元的数控车床即可，且一台数控车床单班产能可达150件，与传统的加工技术相比，产品达到的精度更高，加工成本更低，能节约设备投入近200万元。虽然已参照典型实施例描述了本实用新型，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本实用新型能够以多种形式具体实施而不脱离实用新型的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于前述的细节，而应在随附权利要求所限定的 精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。
权利要求1.一种加工多缸发动机缸体曲轴孔的曲轴孔铰刀，所述铰刀具有刀身和刀具，所述铰刀的一个端部具有能与车床主轴连接的装配部，其特征在于，所述铰刀整体呈圆杆形，所述刀身顺次包括铰前定位部、刀具安装部和铰后定位部，所述铰前定位部能与铰孔前的曲轴孔最小间隙旋转配合，所述铰后定位部能与铰孔后的曲轴孔最小间隙旋转配合。
2.如权利要求I所述的加工多缸发动机缸体曲轴孔的曲轴孔铰刀，其特征在于，所述刀具包括粗铰刀和精铰刀，所述粗铰刀最大外径小于所述精铰刀最大外径。
3.如权利要求2所述的加工多缸发动机缸体曲轴孔的曲轴孔铰刀，其特征在于，所述粗铰刀和精铰刀均分别为沿所述刀具安装部圆周面均匀分布的数个硬质合金块。
4.如权利要求3所述的加工多缸发动机缸体曲轴孔的曲轴孔铰刀，其特征在于，所述装配部成型于所述刀身铰前定位部外侧的一端，所述铰前定位部内侧邻接所述刀具安装部的粗铰刀一侧、所述刀具安装部的精铰刀一侧邻接所述铰后定位部。
5.如权利要求4所述的加工多缸发动机缸体曲轴孔的曲轴孔铰刀，其特征在于，所述铰前定位部及铰后定位部圆周面上均分别设有数个平行于轴向的排屑槽。
6.如权利要求3、4或5所述的加工多缸发动机缸体曲轴孔的曲轴孔铰刀，其特征在于，所述粗铰刀和精铰刀均分别为焊接于所述刀身的8个硬质合金块，所述刀具安装部外圆周面对应所述硬质合金块设有数个固定所述硬质合金块的嵌槽。
7.如权利要求I至5任一项所述的加工多缸发动机缸体曲轴孔的曲轴孔铰刀，其特征在于，所述铰前定位部及铰后定位部的轴向长度均大于或等于所述发动机缸体宽度。
8.—种使用如权利要求I至7任一项所述的加工多缸发动机缸体曲轴孔的曲轴孔铰刀的车床，其特征在于，包括床身、主轴及拖板；所述床身上部的一侧为加工动力输出的主轴，所述主轴能连接所述铰刀的装配部；所述床身上部另一侧滑设有轴向进给的拖板，所述拖板上具有固定安装所述缸体的固定夹具。
9.如权利要求8所述的车床，其特征在于，所述主轴外侧还固定有万向节，所述装配部通过所述万向节连接所述主轴。
10.如权利要求9所述的车床，其特征在于，所述固定夹具上部还设有从顶部下压固定所述缸体的压紧装置。
专利摘要本实用新型提供一种加工多缸发动机缸体曲轴孔的曲轴孔铰刀及车床，用于加工汽车发动机缸体，圆杆形的铰刀具有刀身和刀具，铰刀的一个端部具有能与车床主轴连接的装配部，其中，所述刀身顺次包括铰前定位部、刀具安装部和铰后定位部，所述铰前定位部能与铰孔前的曲轴孔最小间隙旋转配合，所述铰后定位部能与铰孔后的曲轴孔最小间隙旋转配合。铰刀利用两侧的铰前定位部及铰后定位部与缸体便能进行有效定位，不需要另设铰刀固定装置，在用铰刀加工某一档曲轴孔时，铰前定位部及铰后定位部至少能在其它4个档的曲轴孔进行有效定位，且由于加工部分曲轴孔及提供定位的曲轴孔都是属同一缸体，所以，相对振动和晃动最小，从而能大大提高加工精度。
文档编号B23D77/14GK202763208SQ20122035233
公开日2013年3月6日 申请日期2012年7月20日 优先权日2012年7月20日
发明者孙波, 王进, 周诗杰, 李强 申请人:达州市金恒机械有限责任公司