CN101767300B - 自检测高精度喷油器升程配磨成形磨床及配磨方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自检测高精度喷油器升程配磨成形磨床及配磨方法，包括床身、Z轴工作台、X轴工作台、砂轮磨削装置、工件夹持装置、推料装置、偶件测量装置和工控计算机，Z轴工作台和X轴工作台以横向和纵向设置在床身上部，工件夹持装置通过轨道设置在Z轴工作台上，砂轮磨削装置通过轨道设置在X轴工作台上，Z轴工作台和X轴工作台上分别设置有Z轴伺服电机和X轴伺服电机，Z轴伺服电机通过Z轴丝杠与工件夹持装置的底座连接，X轴伺服电机通过X轴丝杠与砂轮磨削装置的底座连接，伺服电机工件夹持装置、推料装置和偶件测量装置上分别设置有钳口驱动气缸、推料气缸和摆动气缸，Z轴伺服电机、X轴伺服电机、钳口驱动气缸、推料气缸和摆动气缸通过数据线与设置在床身中的工控计算机连接。

Description

自检测高精度喷油器升程配磨成形磨床及配磨方法

技术领域

本发明涉及一种喷油器升程配磨加工设备，具体地说是一种自检测高精度喷油器升程配磨成形磨床及配磨方法。

背景技术

目前我国汽车柴油内燃机行业发展很快，但柴油内燃机的排放污染物危害很大，现有技术的柴油发动机排放标准普遍都达不到新的国三排放标准，原因就是喷油器阀体和阀针的精配质量太差。况且喷油器是易损件，以柴油机汽车为例，一般柴油机汽车行驶5万公里就要更换，因而市场缺口很大，其中DLL-P及c型针阀体是核心关键件及易损件，而磨削这类针阀体的端面外圆数控全自动磨床目前国内无生产厂家，油泵油嘴生产厂只能按单工序手动或半自动进行磨削，质量差、效率低，根本不能达到欧3或欧4标准，而价格昂贵的进口磨床使用户难以接受。因此，国内亟需研制此类磨床改变针阀体加工现状，提高产品质量、效率，填补国内空白，减少进口设备。

发明内容

本发明的目的是提供一种自检测高精度喷油器升程配磨成形磨床及配磨方法。

本发明的目的是按以下方式实现的，本发明的自检测高精度喷油器升程配磨成形磨床，其结构是由床身、Z轴工作台、X轴工作台、砂轮磨削装置、工件夹持装置、推料装置、偶件测量装置和工控计算机组成，Z轴工作台和X轴工作台以横向和纵向设置在床身上部，工件夹持装置通过轨道设置在Z轴工作台上，砂轮磨削装置通过轨道设置在X轴工作台上，Z轴工作台和X轴工作台上分别设置有Z轴伺服电机和X轴伺服电机，Z轴伺服电机通过Z轴丝杠与工件夹持装置的底座连接，X轴伺服电机通过X轴丝杠与砂轮磨削装置的底座连接，伺服电机工件夹持装置、推料装置和偶件测量装置上分别设置有钳口驱动气缸、推料气缸和摆动气缸，Z轴伺服电机、X轴伺服电机、钳口驱动气缸、推料气缸和摆动气缸通过数据线与设置在床身中的工控计算机连接：

工件夹持装置是由底座、空心拉杆、钳口装置、回转电机、电机皮带轮、同步带、主轴皮带轮、钳口驱动气缸、旋转接头、主轴、轴承和轴承架组成，主轴通过轴承固定在轴承架之中，主轴的左端设置有主轴皮带轮，通过同步带与设置在轴承架上方的回转电机轴部的电机皮带轮连接，主轴皮带轮左侧设置有钳口驱动气缸，钳口驱动气缸的左侧连接旋转接头，回转接头通过气管与气泵连接，钳口驱动气缸的活塞连接设置在主轴中心空腔中的空心拉杆，空心拉杆的右端与设置在主轴右端的钳口装置连接；

钳口装置是由连接盘、外钳口、内钳口弹性支架、内钳口夹块和同心定位盘组成，外钳口左端通过连接盘与主轴右端连接，外钳口的右端加工有锥形口，与锥形口相吻合的内钳口弹性支架设置在外钳口之中，内钳口夹块设置在内钳口弹性支架右端开口的内圆上，内钳口弹性支架内圆的左端设置有同心定位盘，同心定位盘的中心设置有与工件端部直径相吻合的定位孔，内钳口弹性支架的左端穿过连接盘与空心拉杆的右端连接，空心拉杆的左端与钳口驱动气缸的活塞连接；

送料装置是由机座、推料气缸、滑块、轴套、直线轴承、导套、推杆组成，机座的上部水平开有T形孔，T形孔的左端镶嵌有直线轴承，右端设置有推料气缸，轴套设置在T形孔中，轴套的右端通过滑块与推料气缸的活塞连接，轴套的左端穿在直线轴承的中孔之中，推杆设置在轴套之中，推杆的左端设置有加持工件的导套。

偶件测量装置是由支架、摆动气缸、测量底座、配磨针阀体、压头、压头摆臂、复位弹簧、标准定位轴、微调螺栓、连接盘、连杆和测厚传感器组成，支架下端与床身固定在一起，摆动气缸和测量底座设置在支架顶部，标准定位轴垂直设置在测量底座中间，标准定位轴的中部设置有凸环，凸环下部穿套有复位弹簧，调节螺母将复位弹簧固定在连接盘之中，连接盘固定在测量底座的底部，标准定位轴下端穿过调节螺母向下伸出；测厚传感器设置在支架的底部，测厚传感器通过连杆连接一微调螺栓，微调螺栓与标准定位轴的下端相接；配磨针阀体穿在标准定位轴的上端，摆动气缸的转轴端设置有压头摇臂，压头摇臂的端部设置有压头，压头下压在配磨针阀体的上端。

本发明的优异效果是，智能控制，精确检测和超精度加工、成品率高，精加工能够实现0.02mm精度级，使柴油机的排放标准达到欧4和欧5的标准。

附图说明

图1是喷油器升程配磨成形磨床的主视结构示意图；

图2是图1的俯视结构示意图；

图3是左视结构示意图；

图4是工件夹持装置的结构示意图；

图5是偶件测量装置的主视结构示意图；

图6是图5的右视结构示意图；

图7是推料装置的结构示意图。

附图1-3标记说明：床身1、Z轴工作台2、Z轴伺服电机3、Z轴丝杠4、X轴工作台5、X轴伺服电机6、X轴丝杠7、工件夹紧装置8、推料装置9、偶件测量装置10、砂轮磨削装置11、工控计算机49；

附图4标记说明：底座32、外钳口33、内钳口弹性支架34、工件35、内钳口夹块36、同心定位盘37、连接盘38、回转电机39、电机皮带轮40、同步带41、主轴皮带轮42、钳口驱动气缸43、旋转接头44、主轴45、主轴轴承46、轴承架47、空心拉杆48；

附图5-6标记说明：支架12、测厚传感器13、连杆14、连接盘15、调节螺母16、微调螺栓17、复位弹簧18、标准定位轴19、测量底座20、配磨针阀体21、压头22、压头摇臂23、摆动气缸24；

附图7标记说明：推杆25、导套26、直线轴承27、轴套28、滑块29、推料气缸30、机座31；

具体实施方式

参照说明书附图对本发明的作以下详细地说明。

本发明的自检测高精度喷油器升程配磨成形磨床，如图1-3所示，其结构是由床身1、Z轴工作台2、X轴工作台5、砂轮磨削装置11、工件夹持装置8、推料装置9、偶件测量装置10和工控计算机49组成，Z轴工作台2和X轴工作台5以横向和纵向设置在床身1上部，工件夹持装置8通过轨道设置在Z轴工作台2上，砂轮磨削装置11通过轨道设置在X轴工作台5上，Z轴工作台2和X轴工作台5上分别发置有Z轴伺服电机3和X轴伺服电机6，Z轴伺服电机3通过Z轴丝杠4与工件夹持装置8的底座连接，X轴伺服电机6通过X轴丝杠7与砂轮磨削装置11的底座连接，工件夹持装置8、推料装置9和偶件测量装置10上分别设置有钳口驱动气缸43、推料气缸30和摆动气缸24，Z轴伺服电机3、X轴伺服电机6、钳口驱动气缸43、推料气缸30和摆动气缸24通过数据线与设置在床身1中的工控计算机49连接；

工件夹持装置8是由底座32、空心拉杆48、钳口装置、回转电机39、电机皮带轮40、同步带41、主轴皮带轮42、钳口驱动气缸43、旋转接头44、主轴45、轴承46和轴承架47组成，主轴45通过轴承46固定在轴承架47之中，主轴45的左端设置有主轴皮带轮42，通过同步带41与设置在轴承架47上方的回转电机39轴部的电机皮带轮40连接，主轴皮带轮42左侧设置有钳口驱动气缸43，钳口驱动气缸43的左侧连接旋转接头44，回转接头44通过气管与气泵连接，钳口驱动气缸43的活塞连接设置在主轴45中心空腔中的空心拉杆48，空心拉杆48的右端与设置在主轴47右端的钳口装置连接；

钳口装置是由连接盘38、外钳口33、内钳口弹性支架34、内钳口夹块36和同心定位盘37组成，外钳口33左端通过连接盘38与主轴45右端连接，外钳口33的右端加工有锥形口，与锥形口相吻合的内钳口弹性支架34设置在外钳口33之中，内钳口夹块36设置在内钳口弹性支架34右端开口的内圆上，内钳口弹性支架34内圆的左端设置有同心定位盘37，同心定位盘37的中心设置有与工件35端部直径相吻合的定位孔，内钳口弹性支架34的左端穿过连接盘38与空心拉杆48的右端连接，空心拉杆48的左端与钳口驱动气缸43的活塞连接；

送料装置是由机座31、推料气缸30、滑块29、轴套28、直线轴承27、导套26、推杆25组成，机座31的上部水平开有T形孔，T形孔的左端镶嵌有直线轴承27，右端设置有推料气缸30，轴套28设置在T形孔中，轴套28的右端通过滑块29与推料气缸30的活塞连接，轴套28的左端穿在直线轴承27的中孔之中，推杆25设置在轴套28之中，推杆25的左端设置有加持工件的导套26。

偶件测量装置是由支架12、摆动气缸24、测量底座20、配磨针阀体21、压头22、压头摆臂23、复位弹簧18、标准定位轴19、微调螺栓17、连接盘15、连杆14和测厚传感器13组成，支架12下端与床身1固定在一起，摆动气缸24和测量底座20设置在支架12的顶部，标准定位轴19垂直设置在测量底座20中间，标准定位轴19的中部设置有凸环，凸环下部穿套有复位弹簧18，调节螺母16将复位弹簧18固定在连接盘15之中，连接盘16固定在测量底座20的底部，标准定位轴19下端穿过调节螺母16向下伸出；测厚传感器13设置在支架12的底部，测厚传感器13通过连杆14连接一微调螺栓17，微调螺栓17与标准定位轴19的下端相接；配磨针阀体21穿套在标准定位轴19的上端，摆动气缸24的转轴端设置有压头摇臂23，压头摇臂23的端部设置有压头22，压头22下压在配磨针阀体21的上端。

测厚传感器13通过数据线与工控计算机49连接。

工件35是待加工的阀针，阀针与配磨针阀体21是配套偶合体。

本发明的自检测高精度喷油器升程配磨成形方法，是通过设置在床身上的偶件测量装置精确测量针阀体的阀腔深度，通过测厚传感器将数据传送给工控计算机，工控计算机控制砂轮磨削装置对夹持在工件夹持装置上的工件进行精确配磨，使其达到欧4或欧5的标准；具体配磨步骤如下：

1)将配磨针阀体套在标准定位轴上，将工件插在推杆端部的导套之中，工控计算机控制推杆将工件送至工件夹持装置的钳口装置上夹紧；

2)偶件测量装置的摆动气缸驱动摆臂转动，摆臂上的压头压在配磨针阀体上端，针阀体推动标准定位轴下移，当针阀体的下端靠近测量底座的基准面时，传感器通过检测标准定位轴的下移距离测出针阀体阀针腔的精确深度；传感器将数据传送给工控计算机；

3)工控计算机控制Z轴伺服电机和X轴伺服电机驱动Z轴丝杠和X轴丝杠砂转动进而控制Z轴工作台和X轴工作台以横向和纵向移动带动砂轮磨削装置对夹持在工件夹持装置上的工件盈余部分进行精确配磨，砂轮最小进给量控制在0.0005mm以内；

4)根据工控计算机控制磨削完毕，取下工件和配磨针阀体，将工件插在配磨针阀体中送质检工序检测包装即为成品。

本发明的磨床是针对已加工成的半成品喷油器耦合件进行升程配磨，半成品的工件过盈量在0.2-0.4mm，经过本发明的磨床精磨后工件过盈量小于0.02mm

本发明的磨床的主要性能结构特点：

(1)砂轮采用斜切方式布局，见附图1-3。

(2)机床采用FANUC-0i数控系统，内装PMC控制器，10.4英寸彩色液晶显示。操作者可通过显示屏以人机会话的方式设定磨削参数，编辑磨削工艺循环，实现机床自动磨削。

(3)砂轮进给及砂轮修整的进给及往复运动均采用交流伺服电机驱动滚珠丝杠实现采用导轨及滚珠丝杠以保证进给精确、灵敏。

(4)工件夹持装置采用交流伺服电机控制准停位置及快速停止，具有较高的回转精度，并配有回转汽缸及自动卸料装置。专用三爪弹性夹具自动夹紧工件外圆。

(5)床身采用全封闭防护，手动开关门、防护门开启与机床启动有联锁即机床在防护门关闭时才能启动。手动关门后可由按钮单动开门。防护罩可备有吸雾装置的200mm直径接口。

(6)砂轮架采用多油楔大锥度动压轴承，配交流变频调速电机基本实现恒线速，砂轮修整采用前置金刚笔整砂轮。

(7)机床的冷却水箱装有磁性及纸带分离装置，具有水位报警功能。

(8)滚珠丝杠的润滑由定时供油泵提供。时间间隔及流量均可调。

(9)气动系统：气路放置防护罩外面，以利调整和维护。

(10)电气系统：

①采用密封电气柜。电气柜进线口在上面，电气箱配空调器及照明灯。机床电线从空中走线。数控系统有稳压装置。

②电气控制系统配有以下三种记数器。

A、磨削工件总件数计数器，并保证所记数据机床停电时不会丢失。

B、修整一次砂轮磨削件数的设定与计数。

C、光磨时间设定。

③机床配置三色报警灯，

④照明灯采用防水聚光灯

(11)机床的润滑点上方有明确标识并明确润滑频率。

(12)机床的颜色由乙方确定。机床油漆不得与冷却剂发生反应。

(13)各润滑方式：

滚珠丝杠副：润滑泵定时供油

滚动导轨副：锂基润滑脂

工作台导轨副：油浸润滑

砂轮架轴承副：油浸润滑

架轴承副：锂基润滑

(14)砂轮规格(外径×内径×厚度)φb 500×φ203×16

上海诺顿

(15)机床主要技术规格参数

1、规格参数

中心高                    140mm

最大工作重量              15kg

砂轮线速                  45M/S

砂轮规格                  φ500×φ203×30mm

砂轮最小进给量            0.0005mm

砂轮修整器最小进给量      0.0005mm

砂轮电机功率              5.5Kw

交流伺服电机功率          12NM/2.1KW

2、机床工作精度：满足针阀体工艺要求。

Claims (2)

1.自检测高精度喷油器升程配磨成形磨床，其特征在于包括床身、Z轴工作台、X轴工作台、砂轮磨削装置、工件夹持装置、推料装置、偶件测量装置和工控计算机，Z轴工作台和X轴工作台以横向和纵向设置在床身上部，工件夹持装置通过轨道设置在Z轴工作台上，砂轮磨削装置通过轨道设置在X轴工作台上，Z轴工作台和X轴工作台上分别设置有Z轴伺服电机和X轴伺服电机，Z轴伺服电机通过Z轴丝杠与工件夹持装置的底座连接，X轴伺服电机通过X轴丝杠与砂轮磨削装置的底座连接，工件夹持装置、推料装置和偶件测量装置上分别设置有钳口驱动气缸、推料气缸和摆动气缸，Z轴伺服电机、X轴伺服电机、钳口驱动气缸、推料气缸和摆动气缸通过数据线与设置在床身中的工控计算机连接：

工件夹持装置是由底座、空心拉杆、钳口装置、回转电机、电机皮带轮、同步带、主轴皮带轮、钳口驱动气缸、旋转接头、主轴、轴承和轴承架组成，主轴通过轴承固定在轴承架之中，主轴的左端设置有主轴皮带轮，通过同步带与设置在轴承架上方的回转电机轴部的电机皮带轮连接，主轴皮带轮左侧设置有钳口驱动气缸，钳口驱动气缸的左侧连接旋转接头，旋转接头通过气管与气泵连接，钳口驱动气缸的活塞连接设置在主轴中心空腔中的空心拉杆，空心拉杆的右端与设置在主轴右端的钳口装置连接；

钳口装置是由连接盘、外钳口、内钳口弹性支架、钳口夹块和同心定位盘组成，外钳口左端通过连接盘与主轴右端连接，外钳口的右端加工有锥形口，与锥形口相吻合的内钳口弹性支架设置在外钳口之中，内钳口夹块设置在内钳口弹性支架右端开口的内圆上，内钳口弹性支架内圆的左端设置有同心定位盘，同心定位盘的中心设置有与工件端部直径相吻合的定位孔，内钳口弹性支架的左端穿过连接盘与空心拉杆的右端连接，空心拉杆的左端与钳口驱动气缸的活塞连接；

推料装置是由机座、推料气缸、滑块、轴套、直线轴承、导套、推杆组成，机座的上部水平开有T形孔，T形孔的左端镶嵌有直线轴承，右端设置有推料气缸，轴套设置在T形孔中，轴套的右端通过滑块与推料气缸的活塞连接，轴套的左端穿在直线轴承的中孔之中，推杆设置在轴套之中，推杆的左端设置有加持工件的导套；

偶件测量装置是由支架、摆动气缸、测量底座、配磨针阀体、压头、压头摆臂、复位弹簧、标准定位轴、微调螺栓、连接盘、连杆和测厚传感器组成，支架下端与床身固定在一起，摆动气缸和测量底座设置在支架顶部，标准定位轴垂直设置在测量底座中间，标准定位轴的中部设置有凸环，凸环下部穿套有复位弹簧，调节螺母将复位弹簧固定在连接盘之中，连接盘固定在测量底座的底部，标准定位轴下端穿过调节螺母向下伸出，测厚传感器设置在支架的底部，测厚传感器通过连杆连接一微调螺栓，微调螺栓与标准定位轴的下端相接；配磨针阀体穿在标准定位轴的上端，摆动气缸的转轴端设置有压头摇臂，压头摇臂的端部设置有压头，压头下压在配磨针阀体的上端，测厚传感器通过数据线与工控计算机连接，工件是待加工的阀针，阀针与配磨针阀体是配套偶合体。

2.使用权利要求1所述自检测高精度喷油器升程配磨成形磨床的成形方法，其特征在于，通过设置在床身上的偶件测量装置精确测量配磨针阀体的阀腔深度，通过测厚传感器将数据传送给工控计算机工控计算机控制砂轮磨削装置对夹持在工件夹持装置上的工件进行精确配磨；具体配磨步骤如下：

1)将配磨针阀体套在标准定位轴上，将工件插在推杆端部的导套之中，工控计算机控制推杆将工件送至工件夹持装置的钳口装置上夹紧；

2)偶件测量装置的摆动气缸驱动摆臂转动，摆臂上的压头压在配磨针阀体上端，配磨针阀体推动标准定位轴下移，当配磨针阀体的下端靠近测量底座的基准面时，传感器通过检测标准定位轴的下移距离测出配磨针阀体阀针腔的精确深度；传感器将数据传送给工控计算机；

3)工控计算机控制Z轴伺服电机和X轴伺服电机驱动Z轴丝杠和X轴丝杠转动进而控制Z轴工作台和X轴工作台以横向和纵向移动带动砂轮磨削装置对夹持在工件夹持装置上的工件盈余部分进行精确配磨，砂轮最小进给量控制在0.0005mm以内；

4)根据工控计算机控制磨削完毕，取下工件和配磨针阀体，将工件插在配磨针阀体中送质检工序检测包装即为成品。

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