CN1077824C - 阀中高表面质量的旋转对称的阀座面的加工方法及装置 - Google Patents

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Abstract

加工旋转对称形阀座面的方法和装置。阀座体被放入到承接体中，被顶杆固定。球形工具体以一定压力靠压到阀座体的座面上，并且沿旋转方向转动，它与阀座体的旋转方向相反。阀 座体轴线与工具体旋转轴线相对倾斜，从而使得输入的润滑介质始终能在工具体和阀座面之间形成一个润滑膜，在阀座面上出现弹性形变，其结果是形成一条较宽的平坦带，其中无值得注意的凹陷。本方法及装置特别适用于内燃机喷油装置喷油阀的阀座面加工。

Description

阀中高表面质量的旋转对称的阀座面的加工方法及装置
现有技术
本发明涉及高表面质量的旋转对称的阀座面的加工方法和加工装置。
这方面的加工方法及装置已有公开的报导(DE3925043C2)。该报导中，活动的阀件与阀座体上的阀座面被安置到一起相互接触，前者受驱使做旋转运动，同时，平行于转轴方向上的高频振动施加到阀座体和活动的阀件上。这样可以加工出高表面质量的表面，从而有效地保证阀的密封性。这种方法加工的活动性阀件和阀座体，必须保留加工过程中的配对情况，因而形成了阀组装过程的不足之处，是组装过程的一个干扰因素。
本发明的目的是，提供一种高表面质量、旋转对称形阀座面的加工方法，以简便的方式，改进了旋转对称的阀座面的表面加工质量，从而显著地改善了阀中与活动的阀件配合的密封面的密封性，又无需进行消除应力的加工过程。
本发明的另一个目的是，提供一种加工高表面质量、旋转对称形阀座面的装置，它以简便的方式，改进了旋转对称的阀座面的表面加工质量，从而显著地改善了阀中与活动的阀件配合的密封面的密封性，又无需进行消除应力的加工过程。
按照本发明，提出了一种高表面质量、旋转对称形的阀座面的加工方法，此座面加工成形于阀中，尤其是内燃机用的燃料喷射阀中，这些阀拥有至少一个成形于阀座体中的倾斜的阀座面，其中阀座体的座面与一个工具体相接触，阀座体与工具体受驱动而相对转动，而在彼此相对的方向上受到压应力的作用，其中，球形工具体以一个压力压靠到阀座体的阀座面上，此压力使得阀座体和工具体在它们的接触面上发生弹性形变。
按照本发明，还提出了一种高表面质量、旋转对称形的阀座面的加工装置，此座面加工成形于阀中，特别是内燃机用的燃料喷射阀中，它们拥有至少一个成形于阀座体中的倾斜的阀座面，该装置具有一个工具体，它被固定于一个工具支撑单元的工具架上，并可随之绕工具体旋转轴线旋转，借助一个阀座体卡装单元并依靠一个将阀座体和工具体压到一起的压力，使上述方法得以实现，其中，工具体呈球形，压力的大小要使得阀座面和工具体在它们的接触面上仅发生弹性形变。
本发明的方法和装置的优点是，以简便的方式，改进了旋转对称的阀座面的表面加工质量，从而显著地改善了阀中与活动的阀件配合的密封面的密封性，又无需进行消除应力的加工过程。根据赫茨(Hertz)压缩，阀座面与工具体之间的弹性形变作用于阀座面上一个较宽的平滑带上，它当中的表面粗糙度下降，不会在阀座体的阀座面上形成值得注意的凹陷。与原有方法加工的阀座体不同的是，使用本发明方法加工的阀座体进行阀组装时，无需再去注意它与某个活动的阀件之间的配对情况了。
特殊的优点是：工具体的旋转轴，即工具体受驱动转动时的轴线，相对于沿着阀座体的纵轴方向的阀座体轴线倾斜，这样被送入到阀座体和工具体的接触面区域的润滑介质始终能被带入到接触面中去并更新，在接触面上形成一个润滑层，它有效地防止了阀座体与工具体之间的“啃咬”。优点还体现在装置中阀座体卡装单元由一个承接体和一个控制体构成，从而使得阀座体的放入、固定、以及取出操作都简便易行。
图例
本发明的实施例简单地由图例示出，并随后予以详细说明。图1是在阀上加工制备旋转对称性的阀座面的装置，图2则是图1中该装置在较大比例下的局部视图。
实施例的说明
图1所示为本发明的装置，它用于在阀上加工制备高表面质量的旋转对称性阀座面。本装置具有装置框架1，在它上面安置着工具支撑单元2和阀座体卡装单元3。工具支撑单元2和阀座体卡装单元3可以沿着装置框架1的纵轴轴向移动。工具支撑单元2拥有一个支座块4，它当中有一个相对于装置框架1的纵轴倾斜走向的支座孔5，此孔中安置着支座衬套6，它的作用是为工具架8做滑动轴承，从而使得工具架8从支座块4的支座孔5中伸出去，并且可以转动。与工具架8相联接在一起的是皮带轮9，此轮通过皮带10被驱动，从而使工具架8沿箭头方向11旋转。这里工具架8的皮带驱动也可以被直接的、或通过传动机构间接的电机驱动所替代。在支座块4背离皮带轮9的一侧，工具架8上固定地安装有制动轮12。而工具架8背离皮带轮9的末端处固定着球形工具体15，如图2所示的那样。工具体15优先选择球体，它位于工具架8的端面16上，并被固定住。此外，这里有一个虚线所表示的内圆锥19，它始自端面16，伸入到工具架8之中去，此锥面19使球体对中。将工具体15固定于工具架8上的方法包括粘联、锡焊或类似方法，或者通过在内圆锥19中形成低压来实现。工具体15与工具架8一起绕着工具体旋转轴线17，亦即绕工具架8的纵轴线旋转。拉伸弹簧18以其一端连接在支座块4上，其另一端则固定在装置框架1上，从而对工具支撑单元2旋加一个力使之倾向于向着阀座体卡装单元3方向移动。
阀座体卡装单元3拥有一个基体21，一个控制体22和一个承接体23。承接体23呈深锅形，其底部24沿径向上承载着与装置框架1相联的固定不动的轴承体25。此轴承体25沿其纵轴方向有一个通道28，通过它，从支座块4上端伸出的工具架8的一端向上伸展，使得至少一部分的工具体15处于承接体23的底部24中的阶梯形承接孔29之中。承接孔29穿透底部24，朝向轴承体25的一侧是其第一段30经承接台31过渡到其较大内径尺寸的第二段32。在轴承体25上安装着滚动轴承35，而滚动轴承35上安装着承接体23，后者在相接触处是其圆柱表面36。这样，就使得装置框架1中的承接体23可以绕着轴承体25旋转。而在承接体23背向支座块4的一侧，安装着在装置框架1上可以轴向移动的基体21。
基体21的轴承孔37内，压入了两个相互间有一间距的滚动轴承38，它们之间安置有隔离管39。其中的外层隔离管39要通过至少一个穿透基体21的止动螺钉或销钉加以定位。控制体22的轴体42被压入到滚动轴承38内，从而部分地进入到基体21中去。控制体22还拥有卡圈43，它联接着轴体42从基体21中突出出来的一端，并朝向承接体23。在卡圈43上安装着一个弹性的环44，通过它卡圈43可靠接到承接体23上去，并且依靠摩擦力作用使之随着控制体22的转动而做同方向的旋转。在控制体22的轴体42和卡圈43中加工有滑动孔45，其内部安置着可滑动的顶杆46，通过压缩弹簧49的作用，它朝承接体23移动并撞击之。压缩弹簧49的弹性力大于拉伸弹簧18的弹性力。顶杆46上从卡圈43凸出的末端上安装一块弹性的施压块50为佳。图1所示的装置中承纳施压块50的顶杆46的头部，其外周上至少有两个面51，同时它还伸入到携带环52中去。后者借助于螺栓53被固定于卡圈43内，并且有一个携带孔56。这个孔56的面积与面51相对应，以保证当控制体22旋转时，顶杆46通过携带环52发生相同的转动。在图2所示的实施例中，替代顶杆46的壁上的携带环，构造了携带榫槽57，一根穿透轴体42的壁的携带销钉58伸入到此槽57中来。
在背向卡圈43的一侧，有一个传递栓柱59伸入到滑动孔45中来。压缩弹簧49背向顶杆46的另一端就靠压在此传递栓柱59上。此栓柱59被穿透轴体42的壁的第一支横向销钉60透穿，因而它与轴体42牢固地耦联在一起。传递栓柱59从轴体42中凸出来的另一端被第二支横销钉63穿透，并且还延伸到耦联管64之中。后者朝向传递栓柱59呈叉形，通过纵向榫槽65将从传递栓柱59中探伸出来的第二支横销钉63卡住，从而保证当耦联管64旋转时带动传递栓柱59同向转动。旋转轴67伸入到耦联管64的耦联孔66中。这个旋转轴67隶属于固定于基体21上的电机70，它通过一个传递弹簧71与耦联管64紧连在一起，相对不能转动。这里的传递弹簧71位于耦联孔66的弹簧槽72内并且还伸进到旋转轴67之中。这样，电机70将通过耦联管64使控制体22沿箭头方向73旋转，它正好是工具架8旋向11的反方向。
图1和图2各示出了阀座体卡装单元3的一个位置，其中的阀座体74被放置于承接体23中承接孔29的承接台31上，并通过控制体22的顶杆46被固定在该位置上。在此位置上，纵向的阀座体轴线77应对准阀座体卡装单元3的纵轴78。阀座体74处于顶杆46和承接体23中，被卡紧后，应当保证能在控制体22带动下与之以同样方式绕阀座体轴线77与纵轴78同轴地沿箭头方向73旋转。本发明独特之处在于：工具架轴线17与阀座体轴线77成一个角度α，该角大约在2至10°之间，特别是选择3°为佳。阀座体74拥有与阀座体轴线77同心走向、以数个阶梯区段穿透座体74自身的纵向孔79。其中，它的导向段80的壁平行于阀座体的轴线77，与之相联的是阀座面81，它也作为此纵孔79的一段，背向承接台31，并在离开该台31的方向上呈圆锥形变细。这种阀座体74可以用于大家熟悉的燃料入喷装置中的燃料阀中，而燃料入喷装置则用在内燃机、特别是混合压缩、外部点燃式内燃机中。工具架以其工具体15伸入到阀座体74的纵孔79中去。这里，球形工具体15受到拉伸弹簧18的作用形成一个对阀座面81的压力，此力大致介于5至50牛顿之间，通常大致为20牛顿，因此球形工具体15处于一个密闭的接触面上。当阀处于被装配完毕的状态时，在这个接触面上是一个可移动的封闭体，通常它也是球形的，并且与工具体15具有相同的直径。阀座体74由金属材料制成，特别是合金钢一类的材料。球形工具体15所用的材料，至少要拥有阀座体74的材料的硬度，这类材料有钢、陶瓷、玻璃或类似的材料。在阀座体74的加工过程中，首先将装置框架1上的基体21和控制体22沿纵轴78移位，使之与承接体23之间有足够大的距离，能将阀座体74放入到承接孔29中，并且要求它以其阀座面81放置于工具体15上。当控制体22从承接体23抬起时，借助于拉伸弹簧18的作用力，工具支撑单元2将沿着装置框架1朝着承接体23的方向上移动，直到支座块4挨靠到装置框架1的终止柱84上。在该装置上，工具体15高高地从承接孔29中探出来，从而使得阀座体74的嵌入很容易完成。随后，基体21和控制体22可借助于气动缸或液压缸的帮助向承接体23推移，直到卡圈43以及环44挨靠到承接体23并停在它上面，此时阀座体74被施压块50牢牢地压在承接台31上。这时，工具支撑单元2和工具体15将逆着拉伸弹簧18的作用力被推移，并从终止柱84上抬起。在该位置上，工具体15以源自拉伸弹簧18的大约为20牛顿的压力靠在阀座面81上。为了避免工具体15和阀座面81之间的“啃咬”，有效的方法是向工具体15与阀座面74的接触面上供应润滑介质，譬如磨蚀油。润滑介质由润滑剂供应装置85通过可移动的润滑剂导管86输送到阀座体81和工具体15的接触面上，该输送过程可以在阀座体74尚未安置在工具体15上之前、安置好以后以及在加工过程中间的所有时间进行。在另一种配置中，阀座面81在阀座体74尚未安置到工具体15上时已被润滑介质润湿。当阀座体74被安置好并且装置被封闭之后，工具体15沿箭头方向11受驱转动，而阀座体74将沿箭头方向73相反地转动。其中阀座体74旋转速度为大约2000至5000转/分钟，通常取4000转/分钟，工具体15的转速则介于300至1000转/分，常用约500转/分，加工的时间大约为30秒钟。本方法的加工过程并不强迫性要求工具体15和阀座体74必须沿相反的方向旋转，经常性地可使这两个物体15和74之一处于静止不转动状态，或者二者沿相同方向旋转，但它们的转速则不相同。工具体15向阀座面81施加的压力将导致阀座面81在接触面区域发生弹性变形，其依据是赫茨(Hertz)压缩，其结果是在阀座面处形成一个比较宽的平坦带，其中的凹下可以忽略，这样就保证在随后与阀封闭体组装到一起之后将阀关闭起来并具有良好的密封性。工具体旋转轴17相对于阀座轴77倾斜α角，致使新鲜的润滑介质始终不断地被输送到阀座面81和工具体15的接触面区域，从而在那里形成一个稳恒的润滑介质膜，从而避免出现“啃咬”。

Claims (12)

1、高表面质量、旋转对称形的阀座面的加工方法，此座面加工成形于阀中，尤其是内燃机用的燃料喷射阀中，这些阀拥有至少一个成形于阀座体中的倾斜的阀座面，其中阀座体的座面与一个工具体相接触，阀座体与工具体受驱动而相对转动，而在彼此相对的方向上受到压应力的作用，其特征是：球形工具体(15)以一个压力(18)压靠到阀座体(74)的阀座面(81)上，此压力使得阀座体(74)和工具体(15)在它们的接触面上发生弹性形变。
2、如权利要求1的方法，其特征是：阀座体(74)绕阀座体轴线(77)受驱转动、工具体(15)则绕工具体旋转轴线(17)转动，而阀座体轴线(77)与工具体旋转轴线(17)相对倾斜。
3、如权利要求1或2的方法，其特征是：压力(18)是通过工具体(15)施加的。
4、如上述权利要求之一的方法，其特征是：阀座体(74)和工具体(15)受驱动沿相反的方向转动。
5、如上述权利要求之一的方法，其特征是：润滑介质被送到阀座面(81)和工具体(15)之间的接触面区域。
6、高表面质量、旋转对称形的阀座面的加工装置，此座面加工成形于阀中，特别是内燃机用的燃料喷射阀中，它们拥有至少一个成形于阀座体中的倾斜的阀座面，该装置具有一个工具体，它被固定于一个工具支撑单元的工具架上，并可随之绕工具体旋转轴线旋转，借助一个阀座体卡装单元并依靠一个将阀座体和工具体压到一起的压力，使权利要求1至5之一的方法得以实现，其特征是：工具体(15)呈球形，压力(18)的大小要使得阀座面(81)和工具体(15)在它们的接触面上仅发生弹性形变。
7、如权利要求6的装置，其特征是：阀座体(74)在纵向上有一个阀座体轴线(77)，而该轴线(77)与工具体旋转轴线(17)相对倾斜。
8、如权利要求6或7的装置，其特征是：借助于弹簧力(18)通过工具体(15)施加压力。
9、如权利要求6的装置，其特征是：阀座体(74)和工具体(15)受驱沿相反方向转动。
10、如权利要求6或7的装置，其特征是：润滑介质被输送到阀座面(81)和工具体(15)之间的接触面区域。
11、如权利要求6的装置，其特征是：阀座体卡装单元(3)拥有一个可转动地安置的承接体(23)和一个可转动地安置的控制体(22)。
12、如权利要求11的装置，其特征是：控制体(22)可以沿轴向移动。
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