活塞環(huán)主要分為氣環(huán)和油環(huán)兩種。

活塞環(huán)的作用

氣環(huán)的作用是保證氣缸與活塞間的密封性，防止漏氣，并且要把活塞頂部吸收的大部分熱量傳給氣缸壁，由冷卻水帶走；油環(huán)起布油和刮油的作用，下行時(shí)刮除氣缸壁上多余的機(jī)油，上行時(shí)在氣缸壁上鋪涂一層均勻的油膜。這樣既可以防止機(jī)油竄入氣缸中燃燒掉，又可以減少活塞與氣缸壁的摩擦阻力。此外，油環(huán)還能起到輔助封氣的作用。

活塞環(huán)的工作條件及性能要求

活塞環(huán)工作時(shí)受到氣缸中高溫、高壓燃?xì)獾淖饔?，溫度較高（尤其是，溫度可達(dá)600K）?；钊h(huán)在氣缸內(nèi)做高速運(yùn)動(dòng)，加上高溫下部分機(jī)油出現(xiàn)變質(zhì)，使活塞環(huán)的潤(rùn)滑條件變差，難以保證液體潤(rùn)滑，磨損嚴(yán)重。因此，要求活塞環(huán)彈性好，強(qiáng)度高、耐磨損。

活塞環(huán)的間隙

活塞環(huán)會(huì)在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中與高溫氣體接觸發(fā)生熱膨脹現(xiàn)象，而周期性的往復(fù)運(yùn)動(dòng)又使其出現(xiàn)徑向脹縮變形。因此，為了保證正常的工作，活塞環(huán)在氣缸內(nèi)應(yīng)該具有以下間隙。

d—活塞環(huán)內(nèi)徑；B—活塞環(huán)寬度

■ 端隙又稱開口間隙，是指活塞環(huán)在冷態(tài)下裝入氣缸后，該環(huán)在上止點(diǎn)時(shí)，環(huán)的兩端頭之間的間隙。一般為0.25~0.50mm。

■ 側(cè)隙又稱邊隙，是指活塞環(huán)裝入活塞后，其側(cè)面與活塞環(huán)槽之間的間隙。第道環(huán)因?yàn)楣ぷ鳒囟雀?，間隙較大，一般為0.04~0.10mm；其他環(huán)一般為0.03~0.07mm。油環(huán)側(cè)隙比氣環(huán)小。

■ 背隙是指活塞環(huán)裝入氣缸后，活塞環(huán)內(nèi)圓柱面與活塞環(huán)槽底部間的間隙，一般為0.50~1.00mm。油環(huán)背隙較氣環(huán)大，有利于增大存油間隙，便于減壓泄油。

活塞環(huán)的泵油作用

由于側(cè)隙和背隙的存在，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，活塞環(huán)便產(chǎn)生了泵油作用。其原因是，活塞下行時(shí)，活塞環(huán)靠在環(huán)槽的上方，活塞環(huán)從缸壁上刮下來的機(jī)油充入環(huán)槽下方；當(dāng)活塞上行時(shí)，活塞環(huán)又靠在環(huán)槽的下方，同時(shí)將機(jī)油擠壓到環(huán)槽上方。如此反復(fù)運(yùn)動(dòng)，就將缸壁上的機(jī)油泵入燃燒室。由于活塞環(huán)的泵油作用，使機(jī)油竄入燃燒室，會(huì)使燃燒室內(nèi)形成積炭和增加機(jī)油消耗，并且還可能在環(huán)槽（尤其是第道氣環(huán)槽）中形成積炭，使環(huán)卡死，失去密封作用，甚至折斷活塞環(huán)。

氣  環(huán)

■  氣環(huán)的密封機(jī)理

活塞環(huán)有一個(gè)切口，且在自由狀態(tài)下不是圓環(huán)形，其外形尺寸比氣缸的內(nèi)徑大些，因此，它隨活塞一起裝入氣缸后，便產(chǎn)生彈力而緊貼在氣缸壁上。

活塞環(huán)在燃?xì)鈮毫ψ饔孟?，壓緊在環(huán)槽的下端面上，于是燃?xì)獗憷@流到環(huán)的背面，并發(fā)生膨脹，其壓力下降。同時(shí)，燃?xì)鈮毫?duì)環(huán)背的作用力使活塞環(huán)更緊地貼在氣缸壁上。壓力已有所降低的燃?xì)?，從第道氣環(huán)的切口漏到第二道氣環(huán)的上平面時(shí)，又把這道氣環(huán)壓貼在第二環(huán)槽的下端面上，于是，燃?xì)庥掷@流到這個(gè)環(huán)的背面，再發(fā)生膨脹，其壓力又進(jìn)一步降低。

如此繼續(xù)進(jìn)行下去，從后一道氣環(huán)漏出來的燃?xì)?，其壓力和流速已?jīng)大大減小，因而泄漏的燃?xì)饬恳簿秃苌倭恕Ｒ虼耍瑸閿?shù)很少的幾道切口相互錯(cuò)開的氣環(huán)所構(gòu)成的“迷宮式”封氣裝置，就足以對(duì)氣缸中的高壓燃?xì)膺M(jìn)行有效的密封。

氣環(huán)的斷面形狀及各環(huán)間隙處的氣體壓力

■  氣環(huán)的切口

氣缸內(nèi)的燃?xì)饴┤肭S箱的主要通路是活塞環(huán)的切口，因此，切口的形狀和裝入氣缸后的間隙大小對(duì)于漏入曲軸箱的燃?xì)饬坑幸欢ǖ挠绊?，切口間隙過大，則漏氣嚴(yán)重，使發(fā)動(dòng)機(jī)功率減??；間隙過小，活塞環(huán)受熱膨脹后就有可能卡死或折斷。切口間隙值一般為0.25~0.8mm。第道氣環(huán)的溫度，因而其切口間隙值。

氣環(huán)的切口形狀

直角形切口工藝性好；階梯形切口的密封性好，但工藝性較差；斜口形切口，斜角一般為30°或45°，其密封作用和工藝性均介于前兩種之間，但其銳角部位在套裝入活塞時(shí)容易折損；圖中(d)為二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)活塞環(huán)的帶防轉(zhuǎn)銷釘槽的切口，壓配在活塞環(huán)槽中的銷釘，是用來防止活塞環(huán)在工作中繞活塞中心線轉(zhuǎn)動(dòng)的。

■   氣環(huán)斷面形狀

氣環(huán)的斷面形狀

■ 矩形環(huán)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、散熱性好、廢品率低；缺點(diǎn)主要是有泵油作用，容易造成機(jī)油消耗量過大并有可能形成燃燒室積炭。另外，矩形環(huán)的刮油性、磨合性及密封性較差，現(xiàn)代汽車基本不采用。

■ 錐面環(huán)的優(yōu)點(diǎn)是與氣缸壁的接觸為線接觸，密封和磨合性能較好，刮油作用明顯，容易形成油膜以改善潤(rùn)滑；缺點(diǎn)是傳熱性能較差。錐面環(huán)主要應(yīng)用在除第道環(huán)外的其他環(huán)。

■ 扭曲環(huán)是當(dāng)代汽車發(fā)動(dòng)機(jī)廣泛應(yīng)用的一種活塞環(huán)，主要是因?yàn)榕でh(huán)除具有錐面環(huán)的優(yōu)點(diǎn)之外，還能減小泵油作用，減輕磨損、提高散熱性能。安裝扭曲環(huán)時(shí)應(yīng)特別注意：內(nèi)圓切槽向上，外圓切槽向下，不能裝反。

■ 梯形環(huán)的主要優(yōu)點(diǎn)是能把沉積在環(huán)槽中的結(jié)焦擠出，從而避免了活塞環(huán)被黏結(jié)而出現(xiàn)折斷，同時(shí)其密封性能優(yōu)越，使用壽命長(zhǎng)；缺點(diǎn)主要是上下兩端面的精磨工藝較復(fù)雜。梯形環(huán)在熱負(fù)荷較大的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)上使用較多。

■ 桶面環(huán)的優(yōu)點(diǎn)是活塞的上下行程都可以形成楔形油膜以改善潤(rùn)滑，對(duì)活塞在氣缸內(nèi)擺動(dòng)的適應(yīng)性好，接觸面積小，有利于密封；缺點(diǎn)是凸圓弧面加工困難，多用于強(qiáng)化柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的第道環(huán)。

油  環(huán)

油環(huán)分為普通油環(huán)和組合油環(huán)兩種。

普通油環(huán)是用合金鑄鐵制造的。其外圓面的中間切有一道凹槽，在凹槽底部加工出很多穿通的排油小孔或狹縫。油環(huán)上唇的上端面外緣一般均有倒角，可以使油環(huán)向上運(yùn)動(dòng)時(shí)能夠形成油楔。機(jī)油可以把油環(huán)推離氣缸壁，從而易于進(jìn)入油環(huán)的切槽內(nèi)。下唇的下端面外緣不倒角，這樣向下刮油能力較強(qiáng)。鼻式油環(huán)和雙鼻式油環(huán)的刮油能力更強(qiáng)，但加工較困難。

油環(huán)及其刮油作用

油環(huán)的斷面形狀

對(duì)于由三個(gè)刮油鋼片和兩個(gè)彈性襯環(huán)組成的組合式油環(huán)，軸向襯環(huán)夾裝在第二、第三刮油片之間，徑向襯環(huán)使三個(gè)刮油片壓緊在氣缸壁上。這種油環(huán)的優(yōu)點(diǎn)是，片環(huán)薄，對(duì)氣缸壁的比壓（單位面積上的壓力）大，因而刮油作用強(qiáng)；三個(gè)刮油片是各自獨(dú)立的，故對(duì)氣缸的適應(yīng)性好；重量輕；回油通路大。因此，組合油環(huán)在高速發(fā)動(dòng)機(jī)上得到較廣的應(yīng)用。其缺點(diǎn)是制造成本高（片環(huán)的外表面必須鍍鉻，否則滑動(dòng)性不好）。

圓柱齒輪加工工藝進(jìn)程常因齒輪的結(jié)構(gòu)形狀、精度等級(jí)、出產(chǎn)批量及出產(chǎn)條件不同而選用不同的工藝計(jì)劃。下面列出兩個(gè)精度要求不同的齒輪典型工藝進(jìn)程供剖析比較。

一、普通精度齒輪加工工藝剖析

（一）工藝進(jìn)程剖析

 圖9－17所示為一雙聯(lián)齒輪，資料為40Cr，精度為7－6－6級(jí)，其加工工藝進(jìn)程見表9－6。

 從表中可見，齒輪加工工藝進(jìn)程大致要通過如下幾個(gè)階段：毛坯熱處理、齒坯加工、齒形加工、齒端加工、齒面熱處理、精基準(zhǔn)批改及齒形精加工等。

粗車外圓及端面，留余量1.5～2mm，鉆鏜花鍵底孔至尺度φ30H12

拉花鍵孔

鉗工去毛刺

上芯軸，精車外圓，端面及槽至要求

查驗(yàn)

滾齒（z＝42），留剃余量0.07～0.10 mm

插齒（z＝28），留剃余量0.0,4～0.06 mm

倒角（Ⅰ、Ⅱ齒12°牙角）

剃齒（z＝42），公法線長(zhǎng)度至尺度上限

剃齒（z＝28），選用螺旋視點(diǎn)為5°的剃齒刀，剃齒后公法線長(zhǎng)度至尺度上限

齒部高頻淬火：G52

推孔

珩齒

總檢入庫(kù)

外圓及端面

φ30H12孔及A面

花鍵孔及A面

花鍵孔及B面

花鍵孔及端面

 加工的地一階段是齒坯初進(jìn)入機(jī)械加工的階段。因?yàn)辇X輪的傳動(dòng)精度主要決定于齒形精度和齒距散布均勻性，而這與切齒時(shí)選用的定位基準(zhǔn)（孔和端面）的精度有著直接的聯(lián)系，所以，這個(gè)階段主要是為下一階段加工齒形準(zhǔn)備精基準(zhǔn)，使齒的內(nèi)孔和端面的精度根本到達(dá)規(guī)則的技術(shù)要求。在這個(gè)階段中除了加工出基準(zhǔn)外，關(guān)于齒形以外的次要表面的加工，也應(yīng)盡量在這一階段的后期加以完成。

 第二階段是齒形的加工。關(guān)于不需要淬火的齒輪，一般來說這個(gè)階段也就是齒輪的終加工階段，通過這個(gè)階段就應(yīng)當(dāng)加工出完全契合圖樣要求的齒輪來。關(guān)于需要淬硬的齒輪，有必要在這個(gè)階段中加工出能滿意齒形的終精加工所要求的齒形精度，所以這個(gè)階段的加工是確保齒輪加工精度的要害階段。應(yīng)予以特別注意。

 加工的第三階段是熱處理階段。在這個(gè)階段中主要對(duì)齒面的淬火處理，使齒面到達(dá)規(guī)則的硬度要求。

 加工的終階段是齒形的精加工階段。這個(gè)階段的意圖，在于批改齒輪通過淬火后所引起的齒形變形，進(jìn)一步進(jìn)步齒形精度和降低表面粗糙度，使之到達(dá)終的精度要求。在這個(gè)階段中首先應(yīng)對(duì)定位基準(zhǔn)面（孔和端面）進(jìn)行修整，因淬火以后齒輪的內(nèi)孔和端面均會(huì)發(fā)生變形，如果在淬火后直接選用這樣的孔和端面作為基準(zhǔn)進(jìn)行齒形精加工，是很難到達(dá)齒輪精度的要求的。以修整過的基準(zhǔn)面定位進(jìn)行齒形精加工，可以使定位經(jīng)確可靠，余量散布也比較均勻，以便到達(dá)精加工的意圖。

（二）定位基準(zhǔn)的斷定

 定位基準(zhǔn)的精度對(duì)齒形加工精度有直接的影響。軸類齒輪的齒形加工一般挑選鼎尖孔定位，某些大模數(shù)的軸類齒輪多挑選齒輪軸頸和一端面定位。盤套類齒輪的齒形加工常選用兩種定位基準(zhǔn)。

 1）內(nèi)孔和端面定位 挑選既是規(guī)劃基準(zhǔn)又是丈量和安裝基準(zhǔn)的內(nèi)孔作為定位基準(zhǔn)，既契合“基準(zhǔn)重合”原則，又能使齒形加工等工序基準(zhǔn)一致，只要嚴(yán)格操控內(nèi)孔精度，在專用芯軸上定位時(shí)不需要找正。故出產(chǎn)率高，廣泛用于成批出產(chǎn)中。

 2）外圓和端面定位 齒坯內(nèi)孔在通用芯軸上安裝，用找正外圓來決定孔中心方位，故要求齒坯外圓對(duì)內(nèi)孔的徑向跳動(dòng)要小。因找正功率低，一般用于單件小批出產(chǎn)。

（三）齒端加工

 如圖9－18所示，齒輪的齒端加工有倒圓、倒尖、倒棱，和去毛刺等。倒圓、倒尖后的齒輪，沿軸向滑動(dòng)時(shí)容易進(jìn)入嚙合。倒棱可去除齒端的銳邊，這些銳邊經(jīng)滲碳淬火后很脆，在齒輪傳動(dòng)中易崩裂。

   用銑刀進(jìn)行齒端倒圓，如圖9－19所示。倒圓時(shí)，銑刀在高速旋轉(zhuǎn)的一起沿圓弧作往復(fù)搖擺（每加工一齒往復(fù)搖擺一次）。加工完一個(gè)齒后工件沿徑向退出，分度后再送進(jìn)加工下一個(gè)齒端。

 齒端加工有必要安排在齒輪淬火之前，通常多在滾（插）齒之后。

（四）精基準(zhǔn)批改

 齒輪淬火后基準(zhǔn)孔發(fā)生變形，為確保齒形精加工質(zhì)量，對(duì)基準(zhǔn)孔有必要給予批改。

 對(duì)外徑定心的花鍵孔齒輪，通常用花鍵推刀批改。推孔時(shí)要避免歪斜，有的工廠選用加長(zhǎng)推刀前引導(dǎo)來避免歪斜，已獲得較好作用。

 對(duì)圓柱孔齒輪的批改，可選用推孔或磨孔，推孔出產(chǎn)率高，常用于未淬硬齒輪；磨孔精度高，但出產(chǎn)率低，關(guān)于整體淬火后內(nèi)孔變形大硬度高的齒輪，或內(nèi)孔較大、厚度較薄的齒輪，則以磨孔為宜。

 磨孔時(shí)一般以齒輪分度圓定心，如圖9－20所示，這樣可使磨孔后的齒圈徑向跳動(dòng)較小，對(duì)以后磨齒或珩齒有利。為進(jìn)步出產(chǎn)率，有的工廠以金剛鏜替代磨孔也獲得了較好的作用。

二、齒輪加工工藝特色（二）齒輪加工工藝特色

（1）定位基準(zhǔn)的精度要求較高  

    由圖9－21可見，作為定位基準(zhǔn)的內(nèi)孔其尺度精度標(biāo)示為φ85H5，基準(zhǔn)端面的粗糙度較細(xì)，為Ra1.6μm，它對(duì)基準(zhǔn)孔的跳動(dòng)為0.014mm，這幾項(xiàng)均比一般精度的齒輪要求為高，因此，在齒坯加工中，除了要注意操控端面與內(nèi)孔的筆直度外，需要留必定的余量進(jìn)行精加工。精加工孔和端面選用磨削，先以齒輪分度圓和端面作為定位基準(zhǔn)磨孔，再以孔為定位基準(zhǔn)磨端面，操控端面跳動(dòng)要求，以確保齒形精加工用的精基準(zhǔn)的經(jīng)確度。  （2）齒形精度要求高  圖上標(biāo)示6－5－5級(jí)。為滿意齒形精度要求，其加工計(jì)劃應(yīng)挑選磨齒計(jì)劃，即滾（插）齒－齒端加工－高頻淬火－批改基準(zhǔn)－磨齒。磨齒精度可達(dá)4級(jí)，但出產(chǎn)率低。本例齒面熱處理選用高頻淬火，變形較小，故留磨余量可縮小到0.1 mm左右，以進(jìn)步磨齒功率。

處理鋸片磨齒問題的蕞佳方案

鋸片銑刀在運(yùn)用中，磨齒是十分重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。近有許多客戶反映，新購(gòu)買的鋸片銑刀運(yùn)用作用還可以，但是就是憂慮磨齒問題。憂慮的原因無非是這幾個(gè)：鋸片磨齒的質(zhì)量無法確保；磨齒后鋸片銑刀的運(yùn)用壽數(shù)急劇下降；鋸片磨齒質(zhì)量時(shí)好時(shí)壞，不能確保每次研磨作用都相同。

鋸片銑刀的磨齒是一項(xiàng)十分專業(yè)的作業(yè)，不但需求通過專業(yè)的訓(xùn)練，并且還需求質(zhì)量十分好的磨齒設(shè)備。目前國(guó)產(chǎn)大部分磨齒設(shè)備性能不能到達(dá)精準(zhǔn)的要求，磨齒工人也沒有遭到專業(yè)的技能訓(xùn)練，他們無法斷定要切開的工件所需求的正確齒距。按照比率，根據(jù)磨齒過程中每一齒深度和厚度，如何斷定正確的磨齒齒距？如何斷定正確的鋸切前角和后角？如何使齒型曲線潤(rùn)滑平整？這些都需求專業(yè)的技巧和經(jīng)驗(yàn)。如果沒有這些技能，你花在磨齒上的時(shí)刻就會(huì)大大超越你用鋸片銑刀切開的時(shí)刻。

現(xiàn)在，市道上有許多小型的鋸片銑刀磨齒加工店面，這些店面中的磨齒設(shè)備低檔，無法確保精度，不能確保正確的切開前角后角。沒有技能，只能通過賤價(jià)搶生意。正確的鋸片銑刀磨齒，要確保少8次循環(huán)磨齒和8次循環(huán)倒角，也就是至少25分鐘完成一次專業(yè)的磨齒。而這些小磨齒店，為了降低成本，提高磨齒量，他們僅通過4個(gè)循環(huán)磨齒，根本不去倒角。這些低成本的鋸片銑刀磨齒，又怎么能確保鋸片的切開壽數(shù)呢？

銳正精密東西不只12年專業(yè)全數(shù)控出產(chǎn)鎢鋼鋸片銑刀也供給鋸片磨齒效勞，磨齒設(shè)備四軸連動(dòng)，在收到客戶需求鋸片磨齒后，會(huì)錄入ERP檔案進(jìn)行一對(duì)一效勞，一般鋸片磨齒流程分為：首先對(duì)鋸片銑刀進(jìn)行開始直觀檢驗(yàn)，接著運(yùn)用投影儀針對(duì)外徑內(nèi)孔丈量及厚度丈量，如果有鋸片銑刀需求重新開齒，則用全自動(dòng)數(shù)控機(jī)器進(jìn)行開齒，找銳正進(jìn)行鋸片磨齒，您肯定不會(huì)絕望。