活塞異形外圓數控車床的實驗研究與誤差分析

賈志廣，李國康

（沈陽理工大學 機械工程學院，遼寧 沈陽 110159）

0 引言

活塞是發動機的一個重要組成元件，其質量的好壞直接影響到發動機的性能。活塞外形對系統的燃油經濟性、可靠性、壽命、排放及噪聲等指標有很大的影響。考慮到發動機運行時由燃氣壓力、汽缸壓力造成的活塞變形以及活塞本身的熱變形等影響因素，目前活塞裙部廣泛采用的是中凸變橢圓型面。這種型面具有如下特點：橫截面為橢圓或類橢圓，且其橢圓度沿活塞軸向變化；縱截面的型線為一條中部外凸的曲線。對于這種復雜型面，目前已有多種加工方法，由于國外大多機械設備價格昂貴且技術保密，因此國內技術很難得到國外技術的支持，在穩定性和精度等方面國內產品仍存在問題。本文以磁致伸縮棒微進給機構的數控車床為實驗平臺，加工活塞的非圓截面，通過實驗數據對機床的性能進行分析和優化。

1 車床加工的原理

1.1 微進給刀架機構

微進給機構主要元件是由超磁致伸縮材料（Giant Magnetostrictive Material，簡稱GMM）加工而成的磁致伸縮棒，利用改變線圈的電流產生交變磁場，來驅動磁致伸縮棒。由于超磁致伸縮材料具有飽和磁致伸縮系數大、響應速度快、能量密度高、抗壓強度高等優點，因此超磁致伸縮材料能夠滿足車床加工活塞時的要求。超磁致伸縮刀架的基本結構如圖1所示，它主要由稀土超磁致伸縮棒、驅動線圈、彈簧板、鋁板、外殼等組成。

1.2 車床系統工作原理

活塞橢圓度的加工是通過調節電流的變化控制超磁致伸縮刀架的微進給來完成的。……