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气门杆部的加工(无心磨床磨削分析) (2009-12-15 10:21:35) 标签: 气门杆导轮无心磨床工件杂谈分类: 气门制造技术概述: 杆部是气门的重要部位。在内燃机中它与气门导管形成一对摩擦付。在得不到良好的润滑条件下,承受着每分钟数千次的反复摩擦,其工作状况极其恶劣。根据气门杆部的工作特点,设计时对其精度、表面质量都提出了较高要求。除气门杆直径的尺寸精度外, 国家标准 GB2784-81 中规定: 气门杆的圆度、直线度及圆柱度小于 , 表面粗糙度不低于 , 有些高速, 大负荷内燃机杆部圆度要求在 mm 内, 表面粗糙度不低于 。例如桑塔纳汽车发动机气门, 125 摩托车气门等。另外,气门杆又是气门机械加工中经常作为装夹, 定位径向基准的表面, 它的精度状态直接影响到其他部位的加工精度。例如加工盘部外圆, 端面, 锥面以及杆端的锁槽, 杆端面均需用气门杆作径向基准。因此必须认真考虑气门杆部的机械加工。一、气门杆部加工方法及特点对气门杆的加工, 一般都是在无心磨床上通过几次磨削来完成。无心磨床磨削与外圆磨床磨削比较有如下几个特点: (一)无心磨床磨削 1、工件不用顶针或其它定心夹具来夹持, 而是“自由”地放置在导轮与( 刀板) 砂轮之间, 工件装卸方便,生产效率高。(所谓顶针用在无心磨床上,只是起着轴向窜动定位作用) 2 、工件的磨削表面,就是定位基面。所以工件表面原有误差,即气门毛坯的杆部表面或前一道磨杆工序的杆部表面以及磨削过程中刚产生磨削层的误差, 都会反映为定位误差, 因而影响到工件表面在磨削部分的形状, 尺寸, 从而反映为加工误差。毛坯杆精度要影响下一道工序,需要钢厂提供圆度质量好材料。 3 、工件运动是由砂轮,导轮共同控制的。工件运动的稳定性、均匀性不仅取决于机床传动链,还与工件、导轮及刀板的实际情况(如工件中心高 h ,刀板顶角 F 等)有关。(二)外圆磨床磨削 1 、工件必须用套筒顶住,完成定心夹持,工件装卸相对麻烦一些。上海气门厂前期曾经使用盘部外圆用整只转动套筒,杆端用半只开口呆套筒。( 呆套筒指不转的套筒) 2、只要是定位基准准确, 机床有足够的精度, 工件即可磨圆( 在磨削余量充足的条件下)。其形状精度不受工件表面原有精度影响。曾有一些气门单位因材料来自钢厂为多角形材料, 圆度质量较差, 只能采用这种磨削。 3 、工件的运动仅取决于机床传动链。二、气门杆部磨削加工工艺分析从上述分析特点可知,采用无心磨床磨削工件装卸方便,生产效率高,很适合应用于气门大批生产,但由于无心磨削时,磨削面就是定位基准面,有许多不稳定因素存在, 为保证质量,必须采取相应技术措施,结合加工工艺进行分析。(一)加工阶段(工序)的划分气门杆部加工阶段( 或工序) 对不需镀铬的气门而言, 杆部磨削分三个阶段, 共计磨削五次。( 毛坯杆余量国内气门厂一般都采用 ) 第一阶段称为粗加工阶段: ①第一次粗磨,磨削量 ,②第二次粗磨磨削量 。第二阶段称为半精加工阶段:①第一次半精磨( 初磨) 磨削量 ,②第二次半精磨(光磨)磨削量 。第三阶段称为精加工阶段:精磨磨削量 。对于杆部镀铬或氮化气门往往根据具体情况而定, 例如镀铬气门采用薄层镀铬工艺, 则可在第二阶段的第二次半精磨后或第三阶段的精磨后进行, 此后再采用拋光或精磨。则氮化气门只能在第三阶段的精磨后进行, 此后采用研磨机擦光。上述第一个阶段到第三个阶段均采用无心磨削。伊顿公司毛坯杆余量采用 mm ,直接分三次磨削:粗磨 mm 、光磨 mm 、精磨 mm。在锥面磨削时, 都采用气门杆作径向定位基准。若采用“三辊”夹具, 则夹具与气门杆作相对运动, 在气门杆上必留下夹辊印, 因此气门杆必须再作一次无心磨削, 此时锥面对杆的跳动必然会受到影响。若采用“定心”夹具( 如弹簧夹头, 薄壁夹头等), 夹具与气门杆不作相对运动, 锥面磨完后不可能在气门杆上留下夹具印。因此这时的气门杆就是精磨杆, 能保证锥面对杆的跳动。先磨锥面后精磨杆的工序将逐渐淘汰, 后者将逐渐推广。上海气门厂引进美国 LANDIS 机床就是薄壁夹头夹具,其锥面磨削精度都取决于气门杆的精度,尤其是气门杆的圆度。为了确保锥面对杆的跳动在 mm内, 伊顿公司把锥面磨削放到精磨杆后面, 锥面磨削夹具用高精度弹簧夹头。(二)无心磨磨削区域对杆部加工精度的影响及正确选择与调整图一注解:: 砂轮转向: 导轮转向: 工件转向: 砂轮直径: 导轮直径: 工件直径: 砂轮中心: 导轮中心: 工件中心:(托板)刀板角度 1 :砂轮; 2 :导轮; 3 :调整垫片 4