專利名稱：加工壓氣機活塞座的方法
技術領域：
本發明涉及加工用于空調系統(空調器)等的壓氣機的壓氣機活塞座的方法。
需用空調器調節車輛乘客艙內的溫度、濕度、空氣流量和空氣凈度，以提供舒適的環境。用空調器進溫度調節等主要是這樣方式完成的，即致冷機(或熱泵)使工作流體循環流動，并完成致冷循環(或熱泵循環)。
這種壓氣機，例如為圖9中所示的旋轉斜盤型壓氣機400(日本未審定專利公報No.6-249140)。該斜盤型壓氣機400是這樣的，當主傳動軸416由自驅動源的接收動力轉動時，斜盤419轉動，而壓氣機各活塞450(以下稱“活塞”)作往復運動，因此吸入、壓縮和排出工作流體(致冷氣體)。在斜盤型壓氣機400內，半球形導軌421和422設置在斜盤419和活塞450的座451與452之間，這樣，斜盤419的轉動被轉變為活塞450的往復運動。活塞450包含半球形座451和452，它們具有能包含半球形導軌421和422的至少一部分半球形部的半球形凹座。
順便說說，加工上述座的方法公開于上述日本未審定專利公報(kokai)No.6-249140和日本未審定專利公報(kokai)No.10-220354內。此外，在這些公報中當然未公開，然而，這些半球形凹座的周邊通常一直被倒角。這種倒角一直是用具有不同于用以加工該半球形凹座的切削工具的大工作直徑的切削工具完成的。該工藝方式示于圖8，作為加工斜盤型壓氣機400的活塞450的座座452的例子。按照該加工方法，首先，使具有工作直徑R1的切削工具C1轉動，同時使其移動，直到其切削元件的中心達到P1點，從而形成一倒角部452b。接著，取下工具C1，使具有工作直徑R2(R2＜R1)的切削工具C2移動，直至其切削元件的中心達到P2點，從而形成一半球形凹座452a。
由于活塞座的倒角部和凹座通常是用不同的工具C1和C2機加工的，工件(活塞或其毛坯)的加載或卸載，工件的安裝和拆裝以及工具的更換或重新定位消耗了額外的時間，因此，難于提示活塞座的加工效率和活塞的生產效率，不過，該情況可隨加工工藝和加工裝備而變。
同時，工件的安裝和拆裝以及工具的更換使得不可能在完全相同的條件下加工該倒角部和凹座，因此，例如該凹座球面深度的加工精度不可能提示。
此外，在要插入工具的工件內的空間很小的情況下，不可能插入加工倒角部的大工具。此外，為插入工具避免這種不方便而設置一特殊的拆裝部則不如愿地限制了活塞的壓氣機的設計寬容度。
而且，工具的大工作直徑減少了機加工的自由度，因此，有時使其難以調節倒角的角度和倒角的寬度。
在此情況下提出了本發明，而本發明的目的是提供一種加工壓氣機活塞座的方法，借助于該方式，能有利地加工活塞凹座周邊上的半球形凹座和倒角部。
為解決上述問題，本發明的發明人已作出了充沛的研究努力，通過試湊法，獲得了利用相同的工具加工和制作壓氣機活塞座的凹座和倒角部的想法，并按照本發明開發一種加工壓氣機活塞座的方法。
具體地說，按照本發明，提供了一種加工壓氣機活塞座的方法，該座具有一大致半球形凹座，適于與壓氣機半球形導軌滑動接合。該方法包括如下步驟沿活塞的一表面按圓環形移動一切削元件，同時該切削元件和活塞中的至少一個相對于另一個轉動，在該表面上形成一圓環形倒角部；沿朝向該表面的方向移動該切削元件，同時該切削元件和活塞中的至少一個相對于另一個轉動，在該表面上形成一半球形凹座。
按該方法，倒角步驟和凹座形成步驟是用同一切削元件完成的，因此，自倒角步驟到凹座形成步驟以及自凹座形成步驟到倒角步驟的步驟之間的轉換能平順地進行，因此能減少或省去為加載或卸載安裝和拆裝工件及更換或再定位工具所需的時間。結果，便能提高加工壓氣機活塞座的效率。
同樣，由于是利用用于倒角步驟和凹座形成步驟的同一切削元件而不移動工件來加工活塞座，不產生活塞偏斜和中心的偏移，因此能提高倒角部和凹座的加工精度(為凹座的球面的深度)。
最好，按圓環形移動切削元件的步驟是在向該表面方向移動切削元件的步驟之前完成的。
由于在形成成為倒角部的圓環形切削部之后才形成凹該凹座，因此在加工該凹座的半球形表面時不形成包刺，并防止外部物質進入凹座和導軌之間的間隙內。
最好，該壓氣機活塞包括一斜盤型壓氣機的活塞，并包含一空心或實心圓柱形頭部，一個自該頭部一側延伸的頸部和兩個在該頸部彼此成對置關系并有大致半球形凹座的座，該頸部和兩個座構成一大致U形空間，這樣，一斜盤可配置在該U形空間內，而導軌可配置在該斜盤和座之間，從而能使斜盤移動，以使壓氣機活塞產生往復運動。
在該加工方法中，該倒角步驟是通過沿該圓環形軌跡移動與凹座形成步驟中同樣的切削元件來完成的，因此，只要凹座形成步驟能通過將裝有切削元件的切削工具插入一大致U形空間內來完成，便同樣能完成該側角步驟。換言之，即使在該兩座被對置配置而形成一大致U形空間的情況下，也能完成倒角步驟，在切削工具和該座之間沒有相互影響。結果，無須為完成壓氣機活塞內的側角步驟而提供特殊的空間，因此，增加了設計壓氣機活塞的自由度。
同樣，由于兩活塞座的凹座彼此按對置關系配置，因此，兩活塞座的凹座和側角部能在一個步驟中通過加工這些座同時相對于該工具轉動壓氣機活塞來完成，從而進一步提高了加工效率。
最好，該倒角部分包含一個具有一第一倒角寬度的第一部和一個具有一不同于第一倒角寬度的第二倒角寬度的第二部。
在倒角工序中，無需像現有技術中那樣采用具有大工作直徑的切削工具。因此，能容易地調節倒角部的寬度、角度和位置等等。例如，將該倒角部通常制成具有一寬的寬度部和一窄的寬度部。
順便說一說，作用在活塞座的凹座上的表面壓力可由該寬的寬度部和窄的寬度部調節。例如，在承受大載負的區域內形成窄的寬度部，使這些導軌和凹座之間的接觸面積增加，從而能減小作用在它的之上的表面壓力。
這樣，希望在壓縮沖程中承受大載負(到受大表面壓力)的活塞座的凹座的區域內，形成窄的寬度部，而相反，在活塞座的導軌之間的表面壓力小的區域內，希望形成寬的寬度部。
而且，制有寬的寬度部的區域在導軌和倒角部之間有大的間隙，結果，將潤滑劑越來越多地引導入特定的部位，以改善凹座和導軌之間的滑動。
順便說說，切削工具可以是球頭銑刀或在前端具有大致球形切削元件的切削工具，或帶有固定于刀把前端的半圓盤形刀片的切削工具。該切削元件可以是切削刃或磨削元件。在凹座形成步驟和倒角步驟中完成的加工作業既可轉動切削工具來完成，也可轉動壓氣機活塞來完成。該兩部件可彼此相對旋動。同樣，即使在工具沿該圓環形軌跡移動的情況下，該兩部分可沿一圓環形軌跡彼此相對移動。
按照本發明的機加工方法可廣泛地應用于壓縮機活塞，該活塞包含各具有一大致半球形凹座和在周邊上具有一倒角部的活塞座，還廣泛地適用于斜盤型壓氣機的活塞。該活塞既可為單頭的，也可為雙頭的。同樣，采用該活塞的壓氣機可為可變排量型的，也可為固定排量型的。此外，本發明適用于致冷循環和熱泵循環兩者。而且，本發明適用于通用型壓氣機和車輛空調壓氣機。
根據對本發明優先實施例的下列說，便會理解本發明的其它目的和特點。
參照附圖，根據該優先實施例的下列說明，本發明會變得更加清楚。
圖1A是表示加工本發明第一實施例的壓氣機活塞座的倒角方法步驟的剖視圖；圖1B是圖1A所示活塞座的正視圖；圖2A是表示在圖1A和1B步驟之后，加工該壓氣機活塞座的凹座形成方法步驟的剖視圖；圖2B是圖2A所示活塞座的正視圖；圖3是簡略表示用于本發明第一實施例中的活塞座加工設備的視圖；圖4A是表示加工本發明第二實施例的壓氣機活塞座的方法的剖視圖；圖4B是圖4所示活塞座的正視圖；圖5是表示本發明第三實施例的視圖；圖6是表示本發明第四實施例的視圖；圖7是安裝于斜盤型壓氣機的本發明第二實施例的壓氣機活塞的局部放大視圖；圖8是表示加工壓氣機活塞座的普通方法的視圖；圖9是表示普通斜盤型壓氣機的視圖；現在參照圖1A至3說明本發明的第一實施例。圖1A至3中所示的壓氣機活塞50(以下簡稱“活塞”)具有類似于圖9中所示斜盤壓氣機雙頭活塞450構形的基本構形，并且具有實心圓柱形件的形狀，其一部分被切去，為圖3中所示。具體地說，該活塞50包括一些圓柱形頭部54，座51與52和頸部53。當從頭部54中的一個看時(圖1A和3中的右側一個)，將座51，頸部53和座52安排為這樣的次序。這些座51和52由頸部53彼此連接。將該座51和52安排成使表面51 s和52s基本垂直于頸部53，并包括由彼此成對置關系的表面51s和52s構成的凹座。這樣，由座51和52及頸部53構成一大致U形空間K。
一斜盤19設置在空間K內，導軌121和122配置斜盤19和座51與52之間，如圖7中所示。斜盤19的擺動使活塞50(1 50)在氣缸孔12內產生往復移動(圖7)。
圖1A和2A是表示包含頭部54的活塞50一部分地剖視圖，而圖1B和2B是其座52的正視圖。在圖1A至2B中，以放大的形式表示了包含一個座52的一部分活塞50，以說明倒角步驟和凹座形成步驟。該關系對于下面說明的圖4A和4B也是一樣的。
首先參照圖1A，1B和3說明在加工座51和52的方法中的倒角步驟。用切削工具171加工座51，而用切削工具172加工座52，如圖3中所示。切削工具171和172在其遠端具有切削刀片172c。下面的說明主要是針對座52的加工，然而顯然同樣的原理適用于座51。
如圖1A和1B所示，將切削工具172的切削元件中心C(它是圖3中所示刀片172c的回轉中心)移至圓環形質心T的任何位置(在此情況下，在圖1B中所示質心T的頂部位置)，并使切削工具172轉動，這樣，圓環形切削部52b開始成為(變成倒角部52b)。然后使切削元件的中心C沿質心T移動一轉，這樣，在座52的表面52s上形成包含圓環形倒角部52的圓形或圓環形切削部或槽52b。
現在參照圖2A和2B說明該凹座形成步驟。在倒角步驟處，將切削元件中心C移至質心T中心處的位置P3，而切削工具172在同一位置轉動。然后，將切削元件的中心C沿垂直于使中心C移至位置P3所沿的移動方向移至位置P2，結果形成凹座52a。在形成凹座52a的同時，沿著凹座52a的周邊形成圓環形倒角52b。
參照圖3現在說明用于加工活塞座的座加工設備100。座加工設備100包含切削工具171和172，如上所述它們以預定角度θ設置在傾斜位置，并以相同的角度θ設置在反向的華僑位置。這些切削工具171和172分別被安裝在臂161,162上，同時，它們能沿圓環形質心T移動切削元件的中心C。該圓環形移動借助于數字控制可以是橢圓形的和圓形的。
將臂161和162安裝在頭部160上，后者能沿垂直和水平方向移動。同樣，用固定裝置181和182將構成工件的活塞50固定到工作臺180上。該座加工設備100在無須安裝/拆裝工件的情況下能完成倒角步驟和凹座形成步驟，從而可提高座加工精度。
此外，切削工具172(還有切削工具171)包含一個帶大直徑柄部172a的柄部，一個自大直徑柄部172a伸向遠端的小直徑柄部172b，以及一個安裝在小直徑柄部172b前端的半圓盤形切削刀片172c。
現在，簡要說明座加工設備100的移動。該座加工設備100使頭部160沿水平方向H和垂直方向V適當移動，以允許切削刀片172c和切削工具172的小直徑柄部172b插入到大致U形空間K內，同時，以和工作臺180的傾斜角θ固定切削工具172。按照控制器(未示)中的預定程序，臂162使切削工具172完成各上述1A至2B中所示的移動。具體地說，在保持傾斜角θ的同時，使切削工具172沿質心T完成圓環形移動(畫輪廓，倒角形成步驟)，而切削工具172的切削元件的中心C自位置P3移至位置P2(凹座形成步驟)。
此后，切削工具172的切削元件中心C自位置P2移至位置P3，從而移動切削工具172。按此方法，完成座52的加工。借且于以類似方式利用切削工具171加工座51，完成斜盤型壓氣機活塞座51和52的加工。
順便說說，由于切削工具171和172在其前端包含小直徑柄部172b，能加工座51和52，同時保持傾斜角θ，因此，便能形成具有深度大的球面的凹座51a和52a，而不會和座51和52的垂直表面51s和52s干擾。
現在參照圖4A和4B說明本發明的第二實施例。圖4A中所示的活塞150除了被加工的凹座152a和座152的倒角部152b的形狀有變化之外基本上具有與圖1A至3中所示活塞50相同的形狀。當然，活塞150具有與座152成對置關系的另一個座，它類似于座152。
像座52的倒角步驟那樣，利用切削工具172，通過沿該圓環形質心T移動其切削元件的中心C來進行座152的倒角步驟。然而，與第一實施例相比，質心T的位置略微向頸部153(在圖4A和4B中向下)偏移。
通過將切削元件中心移至位置P3，略微自完成倒角步驟的質心T的中心位置在圖4A和4B中向上偏移，進一步移至位置P2來進行下一個凹座形成步驟。結果，形成凹座152a和其周邊上的圓環形倒角部152b。位置P3保持在和第一實施例同樣的位置。
由于質心T的中心自凹座形成步驟的起始位置P3略微偏向頸部153(在圖4A和4B中向下)，沿凹座152a周邊形成的倒角部152b的倒角寬度不均勻，但連續變化。這樣，分別在圖4A和4B的下部和上部形成一寬的寬度152c和一窄的寬度152d。寬的寬度部152c和窄的寬度部152d的形成和位置通過調節質心T和活塞P2與P3能自由設定。按照該實施例，倒角形成步驟的加工位置改變了。然而，作為替換方案，可改變凹座形成步驟的加工位置。
現在參照圖5說明本發明的第三實施例。圖5中所示活塞250是具有可變排量斜盤型壓氣機的一個頭部的單頭活塞，作為一個例子，由頸部253和座251與252在其內形成的U形空間K2小于被活塞50占據的區域。在此情況下，將具有與切削工具172大致相同形狀的切削工具272大致沿平行于座251和252的方向插入。活塞250圍繞在座251和252的中間限定的軸線L3轉動，而切削元件中心C沿質心T作圓環形移動。結果，一次形成座251和252的倒角部。同樣，通過使切削元件中心C回到質心T的中心位置P3，并進一步從那里沿箭頭所示的水平方向將切削工具272的切削元件移至位置P2來一次形成座251和252的凹座。
采用該加工方法，能以高精度在一個步驟中方便地分別加工座251和252的倒角部與凹座。
現在參照圖6說明本發明第四實施例。圖6中所示的活塞350是個單頭活塞，具有恒定排量斜盤型壓氣機的頭部354，與圖5中所示的可變排量斜盤型壓氣機活塞250相比，其中由頸部353和座351和352形成的大致U形空間K3略大于活塞250的相應空間。
在加工該活塞250中，具有球形切削元件371c的切削工具371繞軸線L2旋轉，以加工座351和352的側角部與凹座。
在座351的倒角步驟中，切削工具371的切削元件371c的中心C在沿水平方向H1略微移至位置P3后，沿質心T作圓環形移動。另一方面，在座351的凹座形成步驟中，切削元件371c的中心C在暫時移到質心T的中心位置P3后，沿水平方向H1移到位置P2，從而在座351內形成凹座。按照與座351同樣的方式，也通過沿水平方向H2移動切削工具371來加工座352。
代替上述第一和第四實施例的倒角步驟中的沿圓環形移動切削工具，可沿圓環形移動活塞。
下一步，將上述第二實施例的活塞150(圖4A和4B)裝入斜盤型壓氣機的氣缸孔12內，同時將導軌121和122及斜盤19裝入由座151和152及頸部153形成的空間K1內，如圖7的局部放大視圖中所示。圖7表示在壓縮沖程中活塞150受斜盤19推壓。在此情況下，一個包含徑面向內分力的大的力自導軌122上作用在座152上，而接近該部的表面壓力增加。然而由于在座152的倒角部152b上形成窄的寬度部152d，在較寬表面上接受力F2，從而防止表面壓力過大。
同樣，由于在相反側上形成寬的寬度部152c，在導軌122和座152之間形成油池M2，因此能將潤滑油需方便地引導和輸入導軌122和座152之間的間隙。結果，可改善它們之間的滑動性，并抑制凹座152a的球形表面的磨損等，同時防止這些滑動部分粘附。上面說明是針對座152的，但也可適用于座151。
按照本發明的加工壓氣機活塞座的方法可改善活塞座凹座和倒角部的加工效率和加工精度。
權利要求
1．一種加工壓氣機活塞座的方法，所述座具有一個適于與壓氣機半球形導軌滑動接合的大致半球形凹座，所述方法包括沿一活塞的表面圓環形地移動一切削元件，同時，所述切削元件和活塞中的至少一個相對于另一個旋動，以所述表面上形成一圓環形倒角部；朝所述表面方向移動所述切削元件，同時，所述切削元件和活塞中的至少一個相對于另一個移動，在所述表面上形成一半球形凹座。
2．按權利要求1所述的方法，其特征在于沿圓環形移動該切削元件的步驟是在朝所述表面方向移動該切削元件的步驟之前完成的。
3．按權利要求1所述的方法，其特征在于所述壓氣機活塞包括一個斜盤型壓氣機的活塞，并包含一空心或實心圓柱形頭部，一個自所述頭部的一側延伸的頸部，二個在所述頸部上彼此成對置關系延伸并具有大致半球形凹座的活塞座，所述頸部和二活塞座構成一大致U形空間，因此，能將一斜盤布置在所述U型空間內，并將導軌配置在斜盤和座之間，從而能使斜盤的運動轉變成壓氣機活塞的往復運動。
4．按權利要求1所述的方法，其特征在于所述倒角部包含一個具有第一倒角寬度的第一部和一個具有不同于第一倒角寬度的第二倒角寬度的第二部。
5．按權利要求1所述的方法，其特征在于所述切削元件在沿圓環形移動切削元件的步驟中沿一圓環形軌跡繞第一點移動，所述切削元件在朝所述表面方向移動切削元件的步驟中自所述第一點移至靠近所述表面的第二點。
6．按權利要求6所述的方法，其特征在于所述切削元件在朝所述表面方向移動切削元件的步驟中，自所述第一點沿軸向移至所述第二點。
7．按權利要求5所述的方法，其特征在于所述第一點是所述圓環形軌跡的中心。
8．按權利要求5所述的方法，其特征在于所述第一點偏置于所述圓環形軌跡的中心。
9．按權利要求5所述的方法，其特征在于所述圓環形軌跡包括一圓形軌跡。
10．按權利要求1所述的方法，其特征在于所述切削元件是轉動的。
11．按權利要求1所述的方法，其特征在于所述活塞是轉動的。
12．按權利要求1所述的方法，其特征在于所述切削元件由可旋轉地安裝在活塞座加工設備的可移動頭部的切削工具支承的。
13．按權利要求12所述的方法，其特征在于將所述切削工具配置為與所述頭部成一夾角。
14．按權利要求12所述的方法，其特征在于將所述切削工具配置成與所述頭部大致垂直。
15．按權利要求12所述的方法，其特征在于所述切削工具包含一個具有第一柄部和第二柄部的柄部，第二柄部的橫截面尺寸小于第一柄部的橫截面尺寸，所述切削元件固定于所述第二柄部。
16．按權利要求12所述的方法，其特征在于所述頭部支承二切削工具，將所述切削工具之一配置在傾斜位置，與所述頭部成一角度，將所述切削工具中的另一個配置在反向的傾斜位置，其夾角與所述一切削工具的夾角相同。
17．按權利要求1所述的方法，其特征在于所述切削元件所具的形狀使所述切削元件在所述切削元件和活塞之間相對轉動時能形成球的至少一部分。
全文摘要
一種加工具有大致半球形凹座的壓氣機活塞座的方法。通過沿圓環形移動一切削元件,同時使該切削元件相對于活塞轉動來加工垂直于該活塞軸線延伸的活塞表面,以形成一圓環形切削部。通過朝該表面方向移動該同一切削元件,同時使該切削元件和活塞相對轉動來進一步加工該表面,從而在該表面內形成一半球形凹座。該首先形成的圓環形切削部成為該半球形凹座周邊上的一圓環形倒角部。這樣,用普通的切削工具在凹座周邊上形成圓環形倒角部。
文檔編號B23C3/00GK1314230SQ0111177
公開日2001年9月26日 申請日期2001年3月16日 優先權日2000年3月17日
發明者河合克則, 間瀨航, 澤智敬 申請人:株式會社豐田自動織機制作所