專利名稱：發(fā)動(dòng)機(jī)氣門盤錐面的超聲波加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)氣門盤錐面進(jìn)行超聲波加工的方法，屬于氣門加工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
氣門是發(fā)動(dòng)機(jī)配氣系統(tǒng)燃燒室的重要組成部分，是控制氣體進(jìn)出燃燒室的重要零件，其工作狀況惡劣，常用材料有4Cr9Si2、4Crl0Si2Mo、5Cr21Mn9Ni4N (21-4N)等。氣門是一種軸類零件，其一般結(jié)構(gòu)如圖I所示，包括桿部I、盤部2、盤錐面3和圓弧面4，桿部I和盤部2之間通過(guò)盤錐面3和圓弧面4過(guò)渡。氣門盤錐面3對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)配氣系統(tǒng)的密封性有決定性的影響，氣門盤錐面3加工的好壞直接影響氣門盤錐面3表面的質(zhì)量和應(yīng)力分布是否 均勻，特別是對(duì)排氣門來(lái)說(shuō)，經(jīng)燃燒后的高溫高速?gòu)U氣經(jīng)過(guò)排氣門時(shí)，就會(huì)在排氣門盤錐面處產(chǎn)生積碳，嚴(yán)重影響發(fā)動(dòng)機(jī)配氣系統(tǒng)的密封性和降低發(fā)動(dòng)機(jī)的功率。目前的氣門加工工藝過(guò)程是荒磨桿部I外圓-粗磨桿部I外圓-粗精車盤部2外圓-粗車盤部2端面-車盤錐面3-車磨圓弧面4-粗磨盤錐面3-精車盤部2端面-粗精磨桿部I端面-中磨桿部I外圓-半精磨桿部I外圓-半精磨盤錐面3-精磨盤錐面3-精磨桿部I外圓。盤錐面3處的加工是穿插在其它部位的加工中進(jìn)行的，需要經(jīng)過(guò)多次磨削，雖然能夠使氣門盤錐面3處達(dá)到設(shè)計(jì)要求，但不能進(jìn)一步降低其表面粗糙度Ra值，不能進(jìn)一步提高氣門的閉合接觸效果，容易造成氣門封閉不嚴(yán)、跑氣、積碳，降低發(fā)動(dòng)機(jī)的功率和使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有氣門盤錐面處的加工工藝存在的不能充分降低粗糙度Ra值、提高密封性的不足，提供一種過(guò)程簡(jiǎn)單、能夠進(jìn)一步降低表面粗糙度Ra值并使表面產(chǎn)生壓應(yīng)力的發(fā)動(dòng)機(jī)氣門盤錐面的超聲波加工方法。本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)氣門盤錐面的超聲波加工方法，包括以下步驟
(1)對(duì)氣門毛坯加工至精車盤部外圓、車磨圓弧面、精磨盤錐面和精磨桿部外圓，其中精車盤部外圓、車磨圓弧面和精磨桿部外圓工序都加工至設(shè)計(jì)要求,而精磨盤錐面工序至盤錐面表面粗糙度達(dá)到RaO. 4-RaO. 8,并與設(shè)計(jì)尺寸相比留有0. 005mm 0. Olmm的超聲波加工余量；
(2)保持精磨盤錐面時(shí)的裝夾方式不變，在磨床上安裝超聲波加工裝置，對(duì)盤錐面進(jìn)行超聲波加工并達(dá)到設(shè)計(jì)尺寸；或者是將按步驟(I)加工完成的工件裝夾到數(shù)控車床或普通車床上，在數(shù)控車床或普通車床上安裝超聲波加工裝置，對(duì)盤錐面進(jìn)行超聲波加工并達(dá)到設(shè)計(jì)尺寸，在數(shù)控車床或普通車床上裝夾時(shí)，是將盤部外圓一端裝夾在臥式數(shù)控車床或普通車床的彈簧夾頭上，并通過(guò)尾座反頂尖對(duì)桿部一端輔助支撐；超聲波加工時(shí)的參數(shù)如下①工件轉(zhuǎn)速不大于1000轉(zhuǎn)/分鐘；
②超聲波刀頭的縱向進(jìn)給速度為0. 03 6. 33mm/轉(zhuǎn)，最佳取值為0. 15 mm/轉(zhuǎn)；③超聲波刀頭對(duì)工件施加的壓力為10 1000公斤，最佳取值為150公斤。本發(fā)明在對(duì)氣門盤錐面精磨后再進(jìn)行超聲波加工，可使盤錐面處的表面粗糙度提高一級(jí)以上，達(dá)到RaO. 2以下，與只采用單純的磨削相比，加工的氣門盤錐面處更光滑，并使表面產(chǎn)生壓應(yīng)力，不但使氣門在使用過(guò)程中減少了積碳，排氣更流暢，大大提高了氣門與氣門座圈的密封性，而且使氣門的盤錐面各處的應(yīng)力分布更加均勻，大大提高了盤錐面的疲勞強(qiáng)度，表面顯微硬度提高20% 100%，大 大增加氣門的使用壽命和提高發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)的功率穩(wěn)定性和使用壽命。


圖I是氣門的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、桿部，2、盤部，3、盤錐面，4、圓弧面。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的氣門圓弧面處的超聲波加工方法，是在現(xiàn)有工藝中進(jìn)行精磨盤錐面3以后，再增加一道對(duì)精磨盤錐面3后的超聲波加工工序，包括以下步驟 (I)先按現(xiàn)有的工藝，對(duì)氣門毛坯加工至精車盤部外圓、車磨圓弧面、精磨盤錐面和精磨桿部外圓，即完成以下工序荒磨桿部I外圓-粗磨桿部I外圓-粗精車盤部2外圓-粗車盤部2端面-車盤錐面3-車磨圓弧面4-粗磨盤錐面3-精車盤部2端面-粗精磨桿部I端面-中磨桿部I外圓-半精磨桿部I外圓-半精磨盤錐面3-精磨盤錐面3-精磨桿部I外圓。其中精車盤部外圓、車磨圓弧面和精磨桿部外圓工序都加工至設(shè)計(jì)要求。而精磨盤錐面3后，使盤錐面3的表面粗糙度達(dá)到RaO. 4-RaO. 8，并與設(shè)計(jì)尺寸相比上留0. 005 0. Olmm的超聲波加工余量。(2)保持精磨盤錐面3時(shí)的裝夾方式不變，在磨床上安裝超聲波加工裝置，對(duì)盤錐面進(jìn)行超聲波加工并達(dá)到設(shè)計(jì)尺寸；或者是將按步驟(I)加工完成的工件裝夾到數(shù)控車床或普通車床上，在數(shù)控車床或普通車床上安裝超聲波加工裝置，對(duì)盤錐面進(jìn)行超聲波加工并達(dá)到設(shè)計(jì)尺寸，在數(shù)控車床或普通車床上裝夾時(shí)，是將盤部外圓一端裝夾在臥式數(shù)控車床或普通車床的彈簧夾頭上，并通過(guò)尾座反頂尖對(duì)桿部一端輔助支撐。超聲波加工裝置可以采用氣動(dòng)、液壓或機(jī)械移動(dòng)方式等，刀具頭可采用圓珠式刀頭或滾珠式刀頭。超聲波加工裝置可以采用中國(guó)專利文獻(xiàn)CN101704219A公開的《一種超聲波加工裝置》安裝在磨床或車床上。超聲波加工裝置可以采用中國(guó)專利CN101503755B公開的《一種用于普通車床的數(shù)控超聲波加工裝置》，安裝在普通車床上。超聲波加工裝置可以采用CN202097560U公開的《數(shù)控設(shè)備用超聲波加工裝置》，安裝在數(shù)控車床上。超聲波加工裝置可以采用中國(guó)專利CN202072730U公開的《快進(jìn)式超聲波金屬表面加工裝置》，該裝置可安裝在車床或磨床上，使超聲波加工工具在快進(jìn)機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下快速移近工件進(jìn)行超聲波加工，以提高加工效率。超聲波加工裝置上的刀頭可采用中國(guó)專利CN200946158公開的《滾珠式刀頭》、CN201862964U公開的《一種超聲波圓珠式加工刀頭》、CN201357303公開的《一種圓珠式超聲波加工刀頭》以及CN201357237公開的《一種圓柱式超聲波加工刀頭》。將合適的超聲波加工裝置安裝在磨床工作臺(tái)上、臥式數(shù)控車床或普通車床的工作臺(tái)或刀架上(根據(jù)超聲波加工裝置的具體結(jié)構(gòu)決定)，并按以下參數(shù)進(jìn)行超聲波加工，達(dá)到氣門盤錐面3的設(shè)計(jì)尺寸 ①工件轉(zhuǎn)速不大于1000轉(zhuǎn)/分鐘；
②超聲波刀頭的縱向進(jìn)給速度為0.03 6. 33mm/轉(zhuǎn)；
③超聲波刀頭對(duì)工件施加的壓力為10 1000公斤。具體的參數(shù)需要根據(jù)氣門所用材料、尺寸大小確定，最佳的縱向進(jìn)給速度取值為0. 15 mm/轉(zhuǎn),超聲波刀頭對(duì)工件施加的壓力最佳為150公斤。上述工藝是在對(duì)氣門盤錐面精磨后再進(jìn)行超聲波加工，與單純磨削相比，具有以下特點(diǎn)
1.表面粗糙度提高一級(jí)以上，可達(dá)到RaO.2以下，表面更光滑； 2.減少了積碳，排氣更流暢，大大提高了氣門與氣門座圈的密封性；
3.氣門的盤錐面處產(chǎn)生壓應(yīng)力，并使表面各處的應(yīng)力分布更加均勻，大大提高了盤錐面的疲勞強(qiáng)度，氣門的使用壽命大大增加。4.大大提高了發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)的功率穩(wěn)定性和使用壽命。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)動(dòng)機(jī)氣門盤錐面的超聲波加工方法，其特征是包括以下步驟 (1)對(duì)氣門毛坯加工至精車盤部外圓、車磨圓弧面、精磨盤錐面和精磨桿部外圓，其中精車盤部外圓、車磨圓弧面和精磨桿部外圓工序都加工至設(shè)計(jì)要求,而精磨盤錐面工序至盤錐面表面粗糙度達(dá)到RaO. 4-RaO. 8,并與設(shè)計(jì)尺寸相比留有O. 005mm O. Olmm的超聲波加工余量； (2)保持精磨盤錐面時(shí)的裝夾方式不變，在磨床上安裝超聲波加工裝置，對(duì)盤錐面進(jìn)行超聲波加工并達(dá)到設(shè)計(jì)尺寸；或者是將按步驟(I)加工完成的工件裝夾到數(shù)控車床或普通車床上，在數(shù)控車床或普通車床上安裝超聲波加工裝置，對(duì)盤錐面進(jìn)行超聲波加工并達(dá)到設(shè)計(jì)尺寸，在數(shù)控車床或普通車床上裝夾時(shí)，是將盤部外圓一端裝夾在車床的彈簧夾頭上，并通過(guò)尾座反頂尖對(duì)桿部一端輔助支撐；超聲波加工時(shí)的參數(shù)如下①工件轉(zhuǎn)速不大于1000轉(zhuǎn)/分鐘；②超聲波刀頭的縱向進(jìn)給速度為O. 03 6. 33mm/轉(zhuǎn)； ③超聲波刀頭對(duì)工件施加的壓力為10 1000公斤。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的發(fā)動(dòng)機(jī)氣門盤錐面的超聲波加工方法，其特征是所述超聲波刀頭的縱向進(jìn)給速度為O. 15 mm/轉(zhuǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的發(fā)動(dòng)機(jī)氣門盤錐面的超聲波加工方法，其特征是所述超聲波刀頭對(duì)工件施加的壓力為150公斤。
全文摘要
本發(fā)明提供一種發(fā)動(dòng)機(jī)氣門盤錐面的超聲波加工方法，包括以下步驟(1)對(duì)氣門毛坯加工至精車盤部外圓、車磨圓弧面、精磨盤錐面和精磨桿部外圓，精磨盤錐面工序至盤錐面表面粗糙度達(dá)到Ra0.4-Ra0.8，并留有0.005mm～0.01mm的超聲波加工余量；(2)在磨床上安裝超聲波加工裝置，或者是在數(shù)控車床或普通車床上安裝超聲波加工裝置，對(duì)盤錐面進(jìn)行超聲波加工并達(dá)到設(shè)計(jì)尺寸。本發(fā)明在對(duì)氣門盤錐面精磨后再進(jìn)行超聲波加工，可使盤錐面處的表面粗糙度達(dá)到Ra0.2以下，不但使氣門在使用過(guò)程中減少了積碳，排氣更流暢，提高氣門與氣門座圈的密封性，而且使氣門的盤錐面處產(chǎn)生壓應(yīng)力，并使各處的應(yīng)力分布更加均勻，提高盤錐面的疲勞強(qiáng)度。
文檔編號(hào)B23P15/00GK102626852SQ20121013040
公開日2012年8月8日 申請(qǐng)日期2012年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月28日
發(fā)明者趙顯華 申請(qǐng)人:山東華云機(jī)電科技有限公司