激光适配珩磨系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种激光适配珩磨系统和方法，用于加工一对机械配合部件中的一个，所述机械配合部件具有将被装配在一起的配合部位。第一部件的配合部位的尺寸被测量并且随后被用于计算第二部件的相应配合部位的预期尺寸。第二部件的配合部位的实际尺寸也被测量。然后，在实际尺寸未达到预期尺寸的情况下，第二部件的配合部位被利用激光束珩磨。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，用于加工一对机械配合部件中的一个， 例如用于装配在燃料喷射器的喷射器本体中的喷射针。
技术介绍
彼此成对地装配在一起的机械配合部件在很多领域中是常见的。举例来说，在 诸如燃料喷射器等的喷射装置中，喷射针和喷射器本体形成配合的一对；在活塞泵中， 活塞和泵筒形成配合的一对；等等。配合的一对部件具有将被装配在一起的配合部位， 配合部位之间存在一定的配合公差或间隙。为了实现配合的一对部件的正常功能，配合 公差的精度需要被严格控制。已知在大多数情况下配合的一对部件被分别加工出来，并 且它们分别在其配合部位具有各自的尺寸公差。在配合部位的尺寸公差相组合的情况 下，难以确保获得正确的配合公差或间隙。例如，在制造燃料喷射器时，喷嘴本体和喷嘴针在研磨之后被基于它们的配合 部位的尺寸精度而被分级，从而那些满足配合公差要求的喷嘴本体和喷嘴针将被装配在 一起。例如，对于配合部位的内径的尺寸公差位于特定范围之内的喷嘴本体，只有那些 配合部位的外径的尺寸公差位于相应范围之内的喷嘴针可以使用。也就是说，其它那些 配合部位的外径的尺寸公差位于相应范围之外的喷嘴针就不能被用于上述喷嘴本体，因 此这些喷嘴针就被储存起来，以便将来用于适合的喷嘴本体。可以看出，以这种方式制 造燃料喷射器以及其它具有机械配合部件的装置，需要执行分级步骤。此外，为了以高 概率实现正确装配，每种型号的喷嘴针需要分类为12到18级。这显著增加了材料成本、 制造成本和库存成本，特别是对于共轨喷射系统的带涂层的喷嘴针而言更是如此。即便 是这样，仍然难以确保每次都能正确地装配。已知在共轨喷射器制造领域采用配磨(匹配研磨)工艺来减轻上述问题。在配磨 工艺中，阀体被首先制造。阀体的配合部位的内径在研磨后具有特定的尺寸公差。然后， 内径被气动测量。基于测量结果，配合阀针的外径被适应性地研磨。通过这种方式，阀针 与阀体相适配，因而不会产生多余的阀针。然而，在通过这种方式组装的喷射器中，阀体 和阀针之间的配合间隙或导向间隙的制造公差可能会大于喷嘴所要求的公差值。最近几年，飞秒级超短脉冲激光被用于激光磨蚀。举例来说，掺态蓝宝石激光 器被用于材料冷磨蚀，其中被磨除的材料直接从固态转化为气态。靠近磨蚀区的材料中 未发现形成热影响区。用于这一目的的激光器是商业供应的。还已知激光珩磨被用于形成内燃机汽缸的工作面。还已知使用超短脉冲激光来制造HDEV，例如穿孔喷射盘。然而，这些激光仅 仅是皮秒激光，不能实现冷磨蚀。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种系统和方法来克服现有技术中的前述缺点，所述系统和方法能够以更高效和更少库存的方式制造机械配合部件，例如燃料喷射器的喷射 器本体和喷射针。为了实现上述目的，本专利技术在其一个方面提供了一种激光适配珩磨系统，用于 加工一对机械配合部件中的一个，所述机械配合部件包括具有已经加工完的配合部位的 第一部件和具有将被加工的相应配合部位的第二部件，所述系统包括系统控制器， 用于控制系统的操作，测量器具，其联接着系统控制器并且适于测量第一部件的配合部位的尺寸并将 测量值发送到系统控制器，支撑装置，其适于承载第二部件，激光束源，其联接在加工光学单元和系统控制器之间并且适于在从系统控制器 接收到指令后向加工光学单元发送激光束，光学测量器，其联接在加工光学单元和系统控制器之间并且适于向加工光学单 元发送测量用光，用于测量加工光学单元和第二部件的配合部位之间的当前距离，以及所述加工光学单元适于将激光束和测量用光引导到第二部件的配合部位上，其中，系统控制器基于来自测量器具的测量值和来自光学测量器的测量值分别 计算第二部件的配合部位的预期尺寸和实际尺寸，然后，在实际尺寸未达到预期尺寸的 情况下系统控制器操纵激光束源发出激光束，以便利用激光束珩磨第二部件的配合部 位。根据本专利技术的优选实施方式，第一部件是燃料喷射器的喷射器本体，第二部件 是燃料喷射器的喷射针。根据本专利技术的另一优选实施方式，所述配合部位包括喷射器本体的导孔和喷射 针的相应导引部分，和/或喷射器本体的通道孔和喷射针的相应杆部，和/或喷射器本体 的针座和喷射针的相应支靠部分。根据本专利技术的另一优选实施方式，所述配合部位包括喷射器本体的导孔和喷射 针的相应导引部分，所述第一部件的配合部位的由测量器具测量的尺寸是喷射器本体的 导孔的内径，所述二部件的配合部位的预期尺寸和实际尺寸分别是喷射针的导引部分的 预期外径和实际外径。根据本专利技术的另一优选实施方式，第二部件由支撑装置可旋转地承载。根据本专利技术的另一优选实施方式，加工光学单元是可移动的，以使得激光束和 测量用光沿着与第二部件的中心轴线平行的方向移动。根据本专利技术的另一优选实施方式，加工光学单元由无间隙的直线型直接驱动装 置移动。根据本专利技术的另一优选实施方式，加工光学单元是扫描器。根据本专利技术的另一优选实施方式，所述扫描器选自单轴扫描器，双轴扫描 器，三轴扫描器。根据本专利技术的另一优选实施方式，激光是超短脉冲激光。根据本专利技术的另一优选实施方式，所述超短脉冲激光是飞秒激光。根据本专利技术的另一优选实施方式，激光束和测量用光在加工光学单元和第二部 件的配合部位之间是同轴的。根据本专利技术的另一优选实施方式，激光适配珩磨系统进一步包括侧向抽吸装置，其靠近第二部件的配合部位设置。本专利技术在其另一方面提供了一种激光适配珩磨方法，用于加工一对机械配合部 件中的一个，所述机械配合部件包括具有已经加工完的配合部位的第一部件和具有将被 加工的相应配合部位的第二部件，所述方法包括下述步骤测量第一部件的配合部位的尺寸，测量加工光学单元和第二部件的配合部位之间的当前距离，分别基于所测量的尺寸和所测量的距离计算第二部件的配合部位的预期尺寸和 实际尺寸，以及在实际尺寸未达到预期尺寸的情况下，利用激光束珩磨第二部件的配合部位。根据本专利技术的优选实施方式，第一部件是燃料喷射器的喷射器本体，第二部件 是燃料喷射器的喷射针。根据本专利技术的优选实施方式，所述配合部位包括喷射器本体的导孔和喷射针的 相应导引部分，和/或喷射器本体的通道孔和喷射针的相应杆部，和/或喷射器本体的针 座和喷射针的相应支靠部分。根据本专利技术的优选实施方式，所述配合部位包括喷射器本体的导孔和喷射针的 相应导引部分，所述第一部件的配合部位的被测量的尺寸是喷射器本体的导孔的内径， 所述二部件的配合部位的预期尺寸和实际尺寸分别是喷射针的导引部分的预期外径和实 际外径。根据本专利技术的另一优选实施方式，第二部件被可旋转地承载着。根据本专利技术的另一优选实施方式，激光是超短脉冲激光。根据本专利技术的另一优选实施方式，所述超短脉冲激光是飞秒激光。根据本专利技术的另一优选实施方式，激光束的功率被调制为适于对第二部件的配 合部位的外表面进行局部磨蚀。根据本专利技术，基于喷射器本体的测量值，喷射针由激光适配珩磨。因此，现有 技术中的分级步骤被取消，并且部件的库存可显著减少。附图说明下面将参照附图详细描述本专利技术，在附图中图1是根据本专利技术的一个实施例的燃料喷射器的喷射器本体和喷射针的示意 图；图2是根据本专利技术的一个实施例的激光适配珩磨系统及其操作原理的示意图；图3是根据本专利技术的另一个实施例的激光适配珩磨系统及其操作原理的示意 图，其中扫描器被用作加工光学单元。具体实施例方式如图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光适配珩磨系统，用于加工一对机械配合部件中的一个，所述机械配合部件包括具有已经加工完的配合部位的第一部件和具有将被加工的相应配合部位的第二部件，所述系统包括：系统控制器，用于控制系统的操作，测量器具，其联接着系统控制器并且适于测量第一部件的配合部位的尺寸并将测量值发送到系统控制器，支撑装置，其适于承载第二部件，激光束源，其联接在加工光学单元和系统控制器之间并且适于在从系统控制器接收到指令后向加工光学单元发送激光束，光学测量器，其联接在加工光学单元和系统控制器之间并且适于向加工光学单元发送测量用光，用于测量加工光学单元和第二部件的配合部位之间的当前距离，以及所述加工光学单元适于将激光束和测量用光引导到第二部件的配合部位上，其中，系统控制器基于来自测量器具的测量值和来自光学测量器的测量值分别计算第二部件的配合部位的预期尺寸和实际尺寸，然后，在实际尺寸未达到预期尺寸的情况下，系统控制器操纵激光束源发出激光束，以便利用激光束珩磨第二部件的配合部位。

【技术特征摘要】
1.一种激光适配珩磨系统，用于加工一对机械配合部件中的一个，所述机械配合部 件包括具有已经加工完的配合部位的第一部件和具有将被加工的相应配合部位的第二部 件，所述系统包括系统控制器，用于控制系统的操作，测量器具，其联接着系统控制器并且适于测量第一部件的配合部位的尺寸并将测量 值发送到系统控制器，支撑装置，其适于承载第二部件，激光束源，其联接在加工光学单元和系统控制器之间并且适于在从系统控制器接收 到指令后向加工光学单元发送激光束，光学测量器，其联接在加工光学单元和系统控制器之间并且适于向加工光学单元发 送测量用光，用于测量加工光学单元和第二部件的配合部位之间的当前距离，以及所述加工光学单元适于将激光束和测量用光引导到第二部件的配合部位上，其中，系统控制器基于来自测量器具的测量值和来自光学测量器的测量值分别计算 第二部件的配合部位的预期尺寸和实际尺寸，然后，在实际尺寸未达到预期尺寸的情况 下，系统控制器操纵激光束源发出激光束，以便利用激光束珩磨第二部件的配合部位。2.根据权利要求1的激光适配珩磨系统，其中，第一部件是燃料喷射器的喷射器本 体，第二部件是燃料喷射器的喷射针。3.根据权利要求2的激光适配珩磨系统，其中，所述配合部位包括喷射器本体的导孔 和喷射针的相应导引部分，和/或喷射器本体的通道孔和喷射针的相应杆部，和/或喷射 器本体的针座和喷射针的相应支靠部分。4.根据权利要求2的激光适配珩磨系统，其中，所述配合部位包括喷射器本体的导孔 和喷射针的相应导引部分，所述第一部件的配合部位的由测量器具测量的尺寸是喷射器 本体的导孔的内径，所述二部件的配合部位的预期尺寸和实际尺寸分别是喷射针的导引 部分的预期外径和实际外径。5.根据权利要求1至4中任一项的激光适配珩磨系统，其中，第二部件由支撑装置可 旋转地承载。6.根据权利要求1至4中任一项的激光适配珩磨系统，其中，加工光学单元是可移动 的，以使得激光束和测量用光沿着与第二部件的中心轴线平行的方向移动。7.根据权利要求6的激光适配珩磨系统，其中，加工光学单元由无间隙的直线型直接 驱动装置移动。8.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：施迪曼，麦法蘭，方古龙，何耀甫，
申请(专利权)人：博世汽车柴油系统股份有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]