[发明专利]表面精加工的方法和精加工刀具

说明书

本发明涉及权利要求1前序部分所述的精加工表面的方法、权利要求 11前序部分所述的适用于上述方法的精加工刀具和权利要求19所描述的工 件。

举例来说，此类方法和精加工刀具被用于连杆的表面精加工。在内燃 机中，活塞通过活塞销支承在连杆的小头孔上，连杆的大头孔与曲轴连接。 在连杆小头孔中插入轴承衬套。为了节省工作量和降低成本，省去轴承衬 套，这样活塞销直接由连杆小头孔包围。这就要求连杆小头孔的轴承面具 有很高的加工精度。目前的做法是使用精密车床加工在连杆小头上形成沿 活塞销纵轴方向的圆形、椭圆形和/或喇叭形的连杆小头孔。结果发现使用 精密车床加工的表面的质量仍然达不到要求，不能保证轴承连接的耐用性。

另一问题在于，已经发现没有轴承衬套的锻造连杆的磨损更为严重。 本申请人认为造成这种情况的原因可追溯到铸造毛坯中产生的偏析。这些 偏析(黑心)是指在铸造过程中熔融物的分解产物。这些区域较工件中的 其他正常区域具有更高的硬度。如果将此种毛坯锻造为连杆，就会产生偏 析，特别是在连杆大小头孔的中心周围区域，使这一区域的轴承配合受到 磨损。

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种方法和刀具，通过该方法 和刀具无须复杂的设备就能够提高上述表面的表面质量。此外，本发明还 提供一种具有改进的表面质量和耐磨性的工件。

上述目的通过权利要求1所述的方法和权利要求11所述的精加工刀 具，以及权利要求19所述的工件的组合得以实现。

根据本发明，对表面的精制是通过局部整形实现的，将精加工刀具的 凸面抵压在待加工表面上并沿该表面运动。本发明没有采用常规的切屑处 理的精加工方法对表面进行精加工。本发明的方法的独特之处在于，将一 凸起的精加工部件抵压在表面上，而该刀具本身不转动，即，其本身不产 生旋压加工时进行的此类转动。

本发明的方法和精加工刀具特别是能够成功地运用于对连杆头孔的精 制。

该精加工刀具的刀架较发的是夹持于可径向进给的横切刀具头上。例 如，该横切刀具头是一种隔膜摆头。采用这种横切刀头可以形成横截面为 椭圆形的轴承凹槽或轴向为喇叭形的轴承孔、具有凹槽的表面或其他任何 形式的表面，或对其进行加工。

在一优选实施例中，上述凸起的精加工部件由一刚性刀架支承，因此 在加工方向不通过弹簧等的压力产生预应力。然而，在某些特定应用中， 可能有必要在加工位置对该凸起的精加工部件产生弹性预应力。这时，接 受该精加工部件的区域可以是弹性的。例如，根据本发明一特定优选实施 例，上述刀架为平行连杆的形式，该平行连杆是通过腐蚀由刀架切除形成。 在一变化实施例中，上述刀架通过至少一个弹簧(特别是片簧)形成弹簧 连杆的形态。还有，本发明提供一种具有改进的表面质量和耐磨性的工件。 通过利用微米探针检测平行连杆的偏斜来实施过程控制，可以确定能够产 生例如光滑度为5微米的旋转对称的直径。

精加工部件最好由天然金刚石或具有相当硬度材料形成。例如，可使 用金刚石球或金刚石球瓣。在本发明的优选实施例中，该精加工部件的加 工表面的半径大约在2-6mm的范围内。

在一特定的优选方法中，该精加工刀具的运动轨迹与此前使用的加工 刀具的轨迹大至相同。

较好的是，该精加工刀具以预定的表面压力或确定的偏向压力抵压在 表面上。这一结果是通过将该精加工刀具的表面压力或偏置压力保持在预 定公差范围内得以实现。与现有技术相比，采用这种方法可以得到大大降 低的粗糙度的深度。初步试验中得到的粗糙度深度小于1/1000毫米。通过 适宜的对抵压力的过程控制可以确定能够产生例如光滑度为5微米的旋转 对称的直径。例如，由于施加在该精加工部件上的离心力的作用，可以得 到理想的恒定压力，并且可以对该精加工刀具的速度进行调节。

在某特定应用中，有利的是在待处理表面上形成凹槽时，这些凹槽为 环形沟槽的形式，环向螺旋形或十字形或其他，可以阶段形成沟槽。在某些 情况下，通过对该精加工刀具进行适当的控制，该精加工刀具有利地脱离 上述凹槽区域以避免应力集中并由此损坏工件或该精加工刀具。而且，举 例而言，可以通过该精加工刀具并凹槽引入部件的表面，作为即时润滑槽。 这种刀具可以是具有形成凹槽的小球和对直径进行精加工的大球的多用途 刀具。

还可以进一步提高待加工表面的尺寸稳定性，当预加工刀具首先被调 整为理论调节尺寸后，通过控制或调节刀具的切削刃进行预加工，例如精 镗，直至达到公差范围内另一数值的中间值。