活塞环主要分为气环和油环两种。

活塞环的作用

气环的作用是保证气缸与活塞间的密封性，防止漏气，并且要把活塞顶部吸收的大部分热量传给气缸壁，由冷却水带走；油环起布油和刮油的作用，下行时刮除气缸壁上多余的机油，上行时在气缸壁上铺涂一层均匀的油膜。这样既可以防止机油窜入气缸中燃烧掉，又可以减少活塞与气缸壁的摩擦阻力。此外，油环还能起到辅助封气的作用。

活塞环的工作条件及性能要求

活塞环工作时受到气缸中高温、高压燃气的作用，温度较高（尤其是，温度可达600K）。活塞环在气缸内做高速运动，加上高温下部分机油出现变质，使活塞环的润滑条件变差，难以保证液体润滑，磨损严重。因此，要求活塞环弹性好，强度高、耐磨损。

活塞环的间隙

活塞环会在发动机运转过程中与高温气体接触发生热膨胀现象，而周期性的往复运动又使其出现径向胀缩变形。因此，为了保证正常的工作，活塞环在气缸内应该具有以下间隙。

d—活塞环内径；B—活塞环宽度

■ 端隙又称开口间隙，是指活塞环在冷态下装入气缸后，该环在上止点时，环的两端头之间的间隙。一般为0.25~0.50mm。

■ 侧隙又称边隙，是指活塞环装入活塞后，其侧面与活塞环槽之间的间隙。第道环因为工作温度高，间隙较大，一般为0.04~0.10mm；其他环一般为0.03~0.07mm。油环侧隙比气环小。

■ 背隙是指活塞环装入气缸后，活塞环内圆柱面与活塞环槽底部间的间隙，一般为0.50~1.00mm。油环背隙较气环大，有利于增大存油间隙，便于减压泄油。

活塞环的泵油作用

由于侧隙和背隙的存在，当发动机工作时，活塞环便产生了泵油作用。其原因是，活塞下行时，活塞环靠在环槽的上方，活塞环从缸壁上刮下来的机油充入环槽下方；当活塞上行时，活塞环又靠在环槽的下方，同时将机油挤压到环槽上方。如此反复运动，就将缸壁上的机油泵入燃烧室。由于活塞环的泵油作用，使机油窜入燃烧室，会使燃烧室内形成积炭和增加机油消耗，并且还可能在环槽（尤其是第道气环槽）中形成积炭，使环卡死，失去密封作用，甚至折断活塞环。

气  环

■  气环的密封机理

活塞环有一个切口，且在自由状态下不是圆环形，其外形尺寸比气缸的内径大些，因此，它随活塞一起装入气缸后，便产生弹力而紧贴在气缸壁上。

活塞环在燃气压力作用下，压紧在环槽的下端面上，于是燃气便绕流到环的背面，并发生膨胀，其压力下降。同时，燃气压力对环背的作用力使活塞环更紧地贴在气缸壁上。压力已有所降低的燃气，从第道气环的切口漏到第二道气环的上平面时，又把这道气环压贴在第二环槽的下端面上，于是，燃气又绕流到这个环的背面，再发生膨胀，其压力又进一步降低。

如此继续进行下去，从后一道气环漏出来的燃气，其压力和流速已经大大减小，因而泄漏的燃气量也就很少了。因此，为数很少的几道切口相互错开的气环所构成的“迷宫式”封气装置，就足以对气缸中的高压燃气进行有效的密封。

气环的断面形状及各环间隙处的气体压力

■  气环的切口

气缸内的燃气漏入曲轴箱的主要通路是活塞环的切口，因此，切口的形状和装入气缸后的间隙大小对于漏入曲轴箱的燃气量有一定的影响，平锪刀，切口间隙过大，则漏气严重，使发动机功率减小；间隙过小，活塞环受热膨胀后就有可能卡死或折断。切口间隙值一般为0.25~0.8mm。第道气环的温度，因而其切口间隙值。

气环的切口形状

直角形切口工艺性好；阶梯形切口的密封性好，但工艺性较差；斜口形切口，斜角一般为30°或45°，其密封作用和工艺性均介于前两种之间，但其锐角部位在套装入活塞时容易折损；图中(d)为二冲程发动机活塞环的带防转销钉槽的切口，压配在活塞环槽中的销钉，是用来防止活塞环在工作中绕活塞中心线转动的。

■   气环断面形状

气环的断面形状

■ 矩形环的优点是结构简单、制造方便、散热性好、废品率低；缺点主要是有泵油作用，容易造成机油消耗量过大并有可能形成燃烧室积炭。另外，直柄锪平刀，矩形环的刮油性、磨合性及密封性较差，现代汽车基本不采用。

■ 锥面环的优点是与气缸壁的接触为线接触，密封和磨合性能较好，刮油作用明显，容易形成油膜以改善润滑；缺点是传热性能较差。锥面环主要应用在除第道环外的其他环。

■ 扭曲环是当代汽车发动机广泛应用的一种活塞环，主要是因为扭曲环除具有锥面环的优点之外，还能减小泵油作用，减轻磨损、提高散热性能。安装扭曲环时应特别注意：内圆切槽向上，外圆切槽向下，不能装反。

■ 梯形环的主要优点是能把沉积在环槽中的结焦挤出，从而避免了活塞环被黏结而出现折断，同时其密封性能优越，使用寿命长；缺点主要是上下两端面的精磨工艺较复杂。梯形环在热负荷较大的柴油发动机上使用较多。

■ 桶面环的优点是活塞的上下行程都可以形成楔形油膜以改善润滑，对活塞在气缸内摆动的适应性好，接触面积小，有利于密封；缺点是凸圆弧面加工困难，多用于强化柴油发动机的第道环。

油  环

油环分为普通油环和组合油环两种。

普通油环是用合金铸铁制造的。其外圆面的中间切有一道凹槽，在凹槽底部加工出很多穿通的排油小孔或狭缝。油环上唇的上端面外缘一般均有倒角，可以使油环向上运动时能够形成油楔。机油可以把油环推离气缸壁，从而易于进入油环的切槽内。下唇的下端面外缘不倒角，这样向下刮油能力较强。鼻式油环和双鼻式油环的刮油能力更强，但加工较困难。

油环及其刮油作用

油环的断面形状

对于由三个刮油钢片和两个弹性衬环组成的组合式油环，轴向衬环夹装在第二、第三刮油片之间，径向衬环使三个刮油片压紧在气缸壁上。这种油环的优点是，片环薄，对气缸壁的比压（单位面积上的压力）大，因而刮油作用强；三个刮油片是各自独立的，故对气缸的适应性好；重量轻；回油通路大。因此，组合油环在高速发动机上得到较广的应用。其缺点是制造成本高（片环的外表面必须镀铬，否则滑动性不好）。

1.问题提出

试制时规划制作了图2所示的小端钻模，在摇臂钻床Z35上加工喷油器体的3mm×φ2.5mm斜油孔。先用小端钻模引钻出3mm×φ2.5mm孔点位，再将全能分度头倾斜一定视点，装夹喷油器体大端法兰，别离将待钻孔位旋转到低点，顺次钻出3mm×φ2.5mm斜油孔与已钻3mm×φ3mm长油孔贯穿。

图2  小端钻模

试制时按此办法加工的3mm×φ2.5mm斜油孔与φ3mm孔接通状况不好。工艺上要求用φ1.5mm钢丝检测贯穿油孔，φ1.5mm钢丝应能穿过衔接油孔。咱们对试制的这批喷油器体斜油孔贯穿状况进行全数检查，φ1.5mm钢丝不能穿过的孔位超越50%。

咱们剖析了斜油孔接通状况不好的主要原因：用全能分度头装夹，旋转方向定位靠划线对正，定位误差较大；用中心钻对正预制孔有误差，中心孔偏移影响对中精度；摇臂钻床Z35主轴锁定精度差，钻小孔时简略走偏，不适宜加工细长孔。因此规划制作了喷油器体钻斜孔辅具，将钻3mm×φ2.5mm斜油孔工序安排到台钻Z512上进行。

2.利用钻斜孔辅具在台钻上加工斜油孔

台钻主轴固定，可挑选较高转速范围大，手轮进给使钻削更平稳，排屑冷却更方便快捷，有利于细长孔的加工。由于喷油器体的3mm×φ2.5mm孔是斜油孔，并且有较高的对接精度要求，因此规划制作了喷油器体钻斜油孔辅具。钻孔辅具的结构如图3所示。

图3  喷油器体钻斜油孔辅具

1.定位斜块 2.菱形销 3.联接螺栓 4.放错销 5.衔接盘

如图3中，喷油器体经过大端面、中间螺纹孔M16×1和法兰孔φ18mm与衔接盘完结彻底定位，防错销确保喷油器体法兰定位孔挑选正确，不然无法安装到位。衔接盘上铣了3个定位旁边面，别离与3mm×φ2.5mm斜油孔方位对应。这样喷油器体与衔接盘装配后，就可经过衔接盘上的定位旁边面与定位斜块上的定位旁边面靠齐，完结装夹定位，钻一个φ2.5mm斜油孔与φ3mm长油孔接通后，转动衔接盘，使其他定位旁边面别离与定位斜块的定位旁边面靠齐，钻出其他2个φ2.5mm斜油孔。

   定位斜块和衔接盘的结构如图4所示，经过衔接盘上的中间定位孔、菱形销孔和端面定位衔接，完结了喷油器体与衔接盘的彻底对定，再经过衔接盘上距离中心68mm的三个旁边面与定位斜块靠齐，别离对应到3mm×φ2.5mm斜油孔的笔直状态。这样完结了定位快速、经确牢靠。

图4  衔接盘和定位斜块

   喷油器体钻斜油孔辅具一次装夹，二次转位，完结了在台钻上加工3mm×φ2.5mm斜油孔与φ3mm长油孔对接。对接方位精度偏差小于0.5mm，才干确保φ1.5mm钢丝能经过相贯处。加工好的喷油器体油孔用φ1.5mm钢丝检查，均能正常穿过，产品质量得到了确保。此工装装夹简略，操作方便，定位经确牢靠，确保了产品质量。

3.结语

喷油器体钻斜油孔辅具完结了在台钻上加工3mm×φ2.5mm斜油孔，不仅出产效率得到进步，并且产品质量得到确保，大大降低了废品率。此次工艺改善获得成功，油孔对接方位精度合格率到达95%以上，解决了困扰喷油器体加工的质量问题。我公司已完结船用喷油器批量出产，产品质量得到用户信任。此工艺办法也为相似件的加工提供了一个新的思路。

在现代工业出产中，运用数控车床加工螺纹，能大大前进出产功率、保证螺纹加工精度，减轻操作工人的劳动强度。但在高职院校的数控车床实习训练教育中普遍存在如下现象：部分教师和绝大多数学生对螺纹加工感到扎手，特别是加工多头螺纹，更加莫衷一是。下面通过螺纹零件的实践加工分析，阐述多头螺纹的加工步骤和办法。

　　一、螺纹的底子特性

　　在机械制造中，螺纹联接被广泛运用，例如数控车床的主轴与卡盘的联合，方刀架上螺钉对刀具的稳固，丝杠螺母的传动等。它是在圆柱或圆锥外表上沿着螺旋线所构成的具有规定牙型的接连凸起和沟槽，有外螺纹和内螺纹两种。按照螺纹剖面形状的不同，主要有三角螺纹、梯形螺纹、锯齿螺纹和矩形螺纹四种。按照螺纹的线数不同，又可分为单线螺纹和多线螺纹。在各种机械中，螺纹零件的作用主要有以下几点：一是用于联接、紧固;二是用于传递动力，改动运动形式。三角螺纹常用于联接、稳固;梯形螺纹和矩形螺纹常用于传递动力，改动运动形式。由于用处不同，它们的技能要求和加工办法也不一样。

　　二、加工办法

　　螺纹的加工，跟着科学技能的开展，除选用一般机床加工外，常选用数控机床加工。这样既能减轻加工螺纹的加工难度又能前进作业功率，并且能保证螺纹加工质量。数控机床加工螺纹常用G32、G92和G76三条指令。其间指令G32用于加工单行程螺纹，编程任务重，程序复杂;而选用指令G92，可以结束简略螺纹切削循环，使程序修改大为简化，但要求工件坯料事前有必要通过粗加工。指令G76，克服了指令G92的缺点，锪平刀，可以将工件从坯料到制品螺纹一次性加工结束。且程序简捷，可节约编程时间。

　　在一般车床上进行多头螺纹车削一直是一个加工难点：当地一条螺纹车成之后，需求手动进给小刀架并用百分表校正，使刀尖沿轴向准确移动一个螺距再加工第二条螺纹;或许打开挂轮箱，调整齿轮啮合相位，再顺次加工其他各头螺纹。受一般车床丝杠螺距过失、挂轮箱传动过失、小拖板移动过失等多方面的影响，多头螺纹的导程和螺距难以到达很高的精度。并且，在整个加工进程中，不可避免地存在刀具磨损甚至打刀等问题，一旦换刀，新刀有必要准判定位在未结束的那条螺纹线上。这一切都要求操作者具有丰富的经历和高明的技能。可是，在批量出产中，单靠操作者的个人经历和技能是不能保证出产功率和产品质量的。在制造业现代化的今日，数控机床和数控系统的运用使许多一般机床和传统工艺难以操控的精度变得容易结束，并且出产功率和产品质量也得到了很大程度的保证。

　　三、实例分析

　　现以FANUC系统的GSK980T车床，加工螺纹M30×3/2-5g6g为例，阐明多头螺纹的数控加工进程：

　　工件要求：螺纹长度为25mm，两头倒角为2×45°、牙外表粗糙度为Ra3.2的螺纹。选用的材料是为45#圆钢坯料。

　　1.准备作业。通过对加工零件的分析，运用车工手册查找M30×3/2-5g6g的各项底子参数：该工件是导程为3mm纹且螺距为1.5(该参数是查表的重要根据)的双线螺;大径为30，公差带为6g，查得其标准上过失为-0.032、下过失为-0.268、公差有0.236，公差要求较松；中径为29.026，公差带为5 g，查得其标准上过失为-0.032、下过失为-0.150，公差为0.118，公差要求较紧;小径按照大径减去车削深度判定。螺纹的总背吃刀量ap与螺距的联系近经历公式ap≈0.65P，每次的背吃刀量按照初精加工及材料来判定。大径是车削螺纹毛坏外圆的编程根据，中径是螺纹标准检测的规范和调试螺纹程序的根据，小径是编制螺纹加工程序的根据。两头留有必定标准的车刀退刀槽。

　　2、正确挑选加工刀具。螺纹车刀的品种、材质较多，挑选时要根据被加工材料的品种合理选用，材料的商标要根据不同的加工阶段来判定。关于45#圆钢材质，宜选用YT15硬质合金车刀，该刀具材料既适合于粗加工也适合于精加工，通用性较强，对数控车床加工螺纹而言是比较适合的。别的，还需求考虑螺纹的形状过失与磨制的螺纹车刀的视点、对称度。车削45钢螺纹，刃倾角为10°，主后角为6°，副后角为4°，刀尖角为59°16’，左右刃为直线，而刀尖圆弧半径则由公式R=0.144P判定(其间P为螺距)，刀尖圆角半径很小在磨制时要特别仔细。

　　四、多头螺纹加工办法及程序设计

　　多头螺纹的编程办法和单头螺纹相似，选用改动切削螺纹初始位置或初始角来结束。假定毛坯已经按要求加工，螺纹车刀为T0303，选用如下两种办法来进行编程加工。

　　1.用G92指令来加工圆柱型多头螺纹。G92指令是简略螺纹切削循环指令，我们可以运用先加工一个单线螺纹，然后根据多头螺纹的结构特性，正反锪平刀，在Z轴方向上移过一个螺距，然后结束多头螺纹的加工。程序修改如图。(工件原点设在右端面中心)

　　2.用G33指令来加工圆柱型多头螺纹。用G33指令来编程时，除了考虑螺纹导程(F值)外，还要考虑螺纹的头数(P值)来阐明螺纹轴向的分度角。

　　式中：X、Z——决对标准编程的螺纹结束坐标(选用直径编程)。

　　U、W——增量标准编程的螺纹结束坐标(选用直径编程)

　　F——螺纹的导程

　　P——螺纹的头数

　　3.多头螺纹加工的操控要素。在运用程序加工多头中，要特别注意对以下问题的操控：(1)主轴转速S280的判定。由于数控车床加工螺纹是依托主轴编码器作业的，主轴编码器对不同导程的螺纹在加工时的主轴转速有一个极限识别要求，要用经历公式S 1200/P-80来判定(式中P为螺纹的导程)，S不能超过320r/min，故取S280 r/min。(2)外表粗糙度要求。螺纹加工的终一刀底子选用重复切削的办法，这样可以获得更润滑的牙外表，到达Ra3.2要求。(3)批量加工进程操控。对试件切削运转程序之前除正常要求对刀外，在FANUC数控系统中要设定刀具磨损值在0.3～0.6之间，地一次加工完后用螺纹千分尺进行精细测量并记载数据，将磨损值减少0.2，进行第2次主动加工，并将测量数据记载，今后将磨损补偿值的递减崎岖减少并查询它的减幅与中径的减幅的联系，重复进行，直至将中径标准调试到公差带的中心为止。在今后的批量加工中，标准的改动可以用螺纹环规抽检，并通过更改程序中的X数据，也可以通过调整刀具磨损值进行补偿。

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