CS252162B1

CS252162B1 - Method of manufacturing piston rings

Info

Publication number: CS252162B1
Application number: CS844628A
Authority: CS
Inventors: Jindrich Jahelka; Zdenek Kopecek; Miloslav Devera
Original assignee: Jindrich Jahelka; Zdenek Kopecek; Miloslav Devera
Priority date: 1984-06-18
Filing date: 1984-06-18
Publication date: 1987-08-13
Also published as: CS462884A1

Abstract

Účelem řešení je zpřesnit a zproduktivnit výrobu pístních kroužků, které se dosud vyráběly metodou tvarového soustružení na jednoúčelových strojích pomoci kopírovacích vaček. Dosahuje se toho tím, že se polotovar tvarově frézuje na číslicově řízené frézce.The purpose of the solution is to make the production of piston rings more precise and productive, which have so far been produced by the method of shape turning on single-purpose machines using copying cams. This is achieved by shape milling the semi-finished product on a numerically controlled milling machine.

Description

Vynález se týká způsobu výroby pístních kroužků a řeší zvýšení přesnosti geometrického tvaru pří současném zvýšení produktivity.The present invention relates to a method of manufacturing piston rings and solves an increase in the geometric shape accuracy while increasing productivity.

Dosud známé postupy pro výrobu pístních kroužků jsou založeny na metodě tvarového soustružení na jednoúčelových strojích, u nichž je tvar kroužku určen kopírovací vačkou. Nevýhodou tohoto postupu je, že přesnost výroby závisí na dosažitelné přesnosti vačky, která musí být pro každý typ, jmenovité rozměry kroužku a mechanické vlastnosti obráběného materiálu zhotovena individuálně. Ztěžuje to přizpůsobení prováděné operace obrábění tvaru požadovaným parametrům pístních kroužků. V průběhu výroby se vlivem opotřebení vačky snižuje geometrická přesnost kroužků, které tak požadované parametry ztrácejí. Tento postup vyžaduje nákladné speciální jednoúčelové soustruhy, u nichž je produktivita omezena dosažitelnými řeznými rychlostmi, únosnými pro pohyb kopírovacího suportu.The prior art processes for producing piston rings are based on the shape turning method on single-purpose machines, in which the shape of the ring is determined by a copy cam. The disadvantage of this process is that the accuracy of production depends on the achievable cam accuracy, which must be made individually for each type, nominal ring dimensions and mechanical properties of the material being machined. This makes it difficult to adapt the machining operation to the desired parameters of the piston rings. During manufacturing, the geometric accuracy of the rings decreases due to the wear of the cam, thus losing the required parameters. This process requires costly special single-purpose lathes, where productivity is limited by the achievable cutting speeds that are acceptable for the movement of the copying support.

Tyto nevýhody odstraňuje způsob výroby pístních kroužků podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že se polotovar pístních kroužků tvarově frézuje na číslicově řízené frézce.These disadvantages are overcome by the method of manufacturing piston rings according to the invention, which is characterized in that the piston ring blank is shaped in a shape-controlled milling machine.

Vynález zajišťuje vyšší kvalitu a výkon při výrobě pístních kroužků. Umožňuje docílení a udržení požadovaných parametrů mechanických hodnot, geometrické přesnosti a vhodné rozdělení radiálního přítlaku pístních kroužků. Použitím číslicově řízené frézky se odstraní závislost na nákladných speciálních jednoúčelových strojích s kopírovací vačkou. Přesnost a výkon obbrábění není omezen dynamickými silami, vznikajícími u soustruhu pohybem kopírovacího suportu, což se projeví zejména při výrobě kroužků větších rozměrů, nebo kroužků s větší ovalitou. Zcela odpadne konstrukce a drahá výroba kopírovacích vaček. Zajistí se tak jednak tvarová a opakovaná přesnost výroby za současného zvýšení výkonu obrábění, jednak rychlá změna výroby z jednoho typu kroužku na druhý a možnost přizpůsobení speciálním požadavkům.The invention provides higher quality and performance in the manufacture of piston rings. It enables to achieve and maintain required parameters of mechanical values, geometric accuracy and suitable distribution of radial pressure of piston rings. The use of a numerically controlled milling machine eliminates the dependence on expensive special purpose machines with a copy cam. The machining accuracy and performance is not limited by the dynamic forces that occur on the lathe by the movement of the copying support, which is particularly evident in the manufacture of larger-sized rings or rings with greater ovality. The construction and expensive production of copying cams are completely eliminated. This ensures both the shape and repeatability of production while increasing machining performance, and the rapid change of production from one type of ring to the other and the possibility of adapting to special requirements.

V případě, že tavba pro odlitky polotovare nedosáhne požadovaných mechanických hodnot, lze snadno korigovat řídicí program frézky změněnému modulu pružnosti materiálu tak, aby parametry kroužků byly dodrženy, což u používaných soustruhů nelze bez nové konstrukce a výroby kopírovací vačky provést a dochází k vyzmetkování celé tavby.If the melt for the castings does not reach the required mechanical values, the milling control program can be easily corrected to change the material elasticity modulus so that the ring parameters are kept, which cannot be done with the lathes used without new cam design and production. .

Další výhodou použití číslicově řízené frézky je to, že program pro její řízení může být snadno zhotoven na počítači, který pro libovolné požadované parametry pístních kroužků nejprve provede nezbytné pevnostní výpočty, stanoví průběh radiálního přítlaku, určí geometrický tvar kroužků a pak vypočte příslušnou trajektorii pohybu nástrojů. Využití číslicově řízené frézky podle vynálezu ve spojení s výpočetní technikou se projeví zvláště výrazně při vývoji pístních kroužků, kdy lze snadno ověřit nejvýhodnější tvar kroužku, průběh radiálního přítlaku, velikost výřezu zámku a současně navrhnout optimální tvar polotovarů, vedoucí k úspoře materiálu a zlepšení mechanických vlastností.Another advantage of using a numerically controlled milling machine is that the program for controlling it can be easily made on a computer which first performs the necessary strength calculations for any desired piston ring parameters, determines the radial thrust course, determines the geometric shape of the rings and then calculates the respective tool movement trajectory . The use of the numerically controlled milling machine according to the invention in connection with the computer technology will be particularly evident in the development of piston rings, where it is possible to easily verify the best shape of the ring, radial thrust, lock cutout size and design optimum blanks to save material and improve mechanical properties .

Použitím číslicově řízené frézky ve spojení s výpočetní technikou se umožní i přesná výroba rozpínacího trnu pro rozřezávání pouzdra tak, aby upínacími silami nedošlo k deformaci pístních kroužků. Výpočty a výroba slévárenských modelů a rozpínacích trnů pro rozřezávání závisejících na vyráběném tvaru kroužků je jedním ze zcela nových účinků navrženého postupu, který při dosavadním výrobním postupu není možné uplatnit.The use of a numerically controlled milling machine in conjunction with computer technology also enables the precise production of an expanding mandrel for cutting the sleeve so that the piston rings are not deformed by the clamping forces. Calculation and production of foundry patterns and expansion mandrels depending on the shape of the rings produced is one of the completely new effects of the proposed process, which cannot be applied in the previous manufacturing process.

Na připojeném výkresu je znázorněno schéma tvarového frézování odlitků pouzdra, kde obr. la představuje v bokoryse obrábění vnější i vnitřní plochy odlitku, obr. lb půdorys obrábění, obr. 2a bokorys rozřezávání obrobeného odlitku a obr. 2b půdorys rozřezávání.Fig. 1a shows a plan view of the machining of the outer and inner surfaces of the casting, Fig. 1b shows a plan view of the machining, Fig. 2a shows a sectional plan view of the machined casting and Fig. 2b a plan view of the sawing.

Podle obr. 1 je na stole frézky upnut poanocí uipínače 2 odlitek 1 pouzdra za odlitou přírubu 9 tak, aby byl volný přístu_tp ik oibbrábění vnější i vnitřní plochy. Obrábění funkčních ploch je provedeno válcovou frézou 4, jejíž osa se pohybuje po vypočtené první trajektorii 5 tak, aby břity nástroje zhotovily přesný geometrický tvar nejprve povrchu a pak po druhé trajektorii 6 vnitřní plochy pouzdra.According to FIG. 1 is clamped to a mill table poanocí uipínače two casting 1 of the holster for a cast flange 9 so that the free acces _t p oibbrábění well as outer and inner surfaces. The working surfaces are machined by a cylindrical milling cutter 4, the axis of which moves along the calculated first trajectory 5 so that the tool blades produce an exact geometric shape first of the surface and then after the second trajectory 6 of the inner surface of the housing.

Trajektorie je vypočtena z rovnice zakřiveného prutu. Jako podklad pro výpočet byla použita obecná metodika výpočtů pístních kroužků ve volném stavu (Kogan/Namij. Při řešení úkolu bylo nutné vyřešit dvě základní oblasti: aj vhodným způsobem aplikovat pro řešení na počítači obecnou metodiku výpočtu tvaru neutrálního vlákna pístního kroužku tak, aby bylo možné v širokých mezích snadno měnit základní konstrukční parametry s minimálními nároky na přípravu vstupních dat.The trajectory is calculated from the equation of a curved beam. General calculation methodology of free piston rings (Kogan / Namij) was used as the basis for the calculation. Two basic areas had to be solved by solving the task: to apply a general methodology for calculation of neutral piston ring filament easily change basic design parameters within wide limits with minimal input data preparation.

Tyto změny vstupních parametrů umožní pružně měnit průběh radiálního přítlaku, vlastností materiálu, výkresové rozměry atd. Vlastní obrábění odlitku pouzdra až po rozřezání na jednotlivé kroužky automaticky navázat na předchozí výpočet tvaru tak, aby bylo možné libovolně měnit i technologické podmínky obrábění, bj zajistit automatizované vygenerování řídicí děrné pásky pro frézku FCV63 -1- NS — 452. Byla vytvořena řada výpočetních a technologických podprogramů (makroinstrukcíJ v jazyku APS, které zajišťují splnění uvedených požadavků, včetně snadného zadávání výpočtů.These changes of input parameters allow to flexibly change the course of radial thrust, material properties, drawing dimensions, etc. The actual machining of the sleeve casting after cutting into individual rings automatically follow the previous shape calculation so that it is possible to freely change the technological conditions of machining. control punching tapes for milling machine FCV63 -1- NS - 452. A number of computational and technological subroutines (macro instruction J in APS language) have been created to ensure that these requirements are met, including easy entry of calculations.

Opravou postprocesoru pro kontinuální frézování na FCV63 byl zajištěn výstup řídicího programu na děrnou pásku v kódu EIA ev.ISO.Repair of postprocessor for continuous milling on FCV63 ensured output of control program on punched tape in code EIA ev.ISO.

Jak je patrno z obr. 2, je do vytvořené dutiny pouzdra 1 vložen rozpínací trn , který během rozřezávání sadou pilových kotoučů 7 zabraňuje odlomení kroužků při jejich dořezávání. Osa sady pilových kotoučů 7 se při tom pohybuje rovněž po vypočtené třetí trajektorii 8 tak, aby byla dodržena rovnoměrná hloubka řezání vzhledem k oválně obrobeného odlitku 1.As can be seen from FIG. 2, an expanding mandrel is inserted into the formed cavity of the sleeve 1, which during cutting by a set of saw blades 7 prevents the rings from breaking off during cutting. The axis of the set of saw blades 7 also moves along the calculated third trajectory 8 so as to maintain a uniform cutting depth relative to the oval machined casting 1.

Vynález je použitelný zejména v oblasti vývoje a výroby pístních kroužků spalovacích motorů, kompresorů a čerpadel.The invention is particularly applicable to the development and manufacture of piston rings for internal combustion engines, compressors and pumps.

Claims

SUBJECT

Method for producing piston rings from a casting, characterized in that the casting (1) is clamped by the flange (9) and a cylindrical milling cutter (4) first mills the surface and then the inner surface of the casting (11), then machined with a set of saw blades (7) casting (lj cuts.

1 sheet of drawings