贾志广，李国康

（沈阳理工大学 机械工程学院，辽宁 沈阳 110159）

0 引言

活塞是发动机的一个重要组成元件，其质量的好坏直接影响到发动机的性能。活塞外形对系统的燃油经济性、可靠性、寿命、排放及噪声等指标有很大的影响。考虑到发动机运行时由燃气压力、汽缸压力造成的活塞变形以及活塞本身的热变形等影响因素，目前活塞裙部广泛采用的是中凸变椭圆型面。这种型面具有如下特点：横截面为椭圆或类椭圆，且其椭圆度沿活塞轴向变化；纵截面的型线为一条中部外凸的曲线。对于这种复杂型面，目前已有多种加工方法，由于国外大多机械设备价格昂贵且技术保密，因此国内技术很难得到国外技术的支持，在稳定性和精度等方面国内产品仍存在问题。本文以磁致伸缩棒微进给机构的数控车床为实验平台，加工活塞的非圆截面，通过实验数据对机床的性能进行分析和优化。

1 车床加工的原理

1.1 微进给刀架机构

微进给机构主要元件是由超磁致伸缩材料（Giant Magnetostrictive Material，简称GMM）加工而成的磁致伸缩棒，利用改变线圈的电流产生交变磁场，来驱动磁致伸缩棒。由于超磁致伸缩材料具有饱和磁致伸缩系数大、响应速度快、能量密度高、抗压强度高等优点，因此超磁致伸缩材料能够满足车床加工活塞时的要求。超磁致伸缩刀架的基本结构如图1所示，它主要由稀土超磁致伸缩棒、驱动线圈、弹簧板、铝板、外壳等组成。

1.2 车床系统工作原理

活塞椭圆度的加工是通过调节电流的变化控制超磁致伸缩刀架的微进给来完成的。……