CN112720004A - 一种发动机气门复合加工车床及加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种发动机气门复合加工车床及加工方法，所述装置包括床身和设置在床身上的刀架装置、尾端支撑装置、尾端定位装置、锥面定位装置、锥面定位驱动装置和主轴定位驱动装置，刀架装置上安装有刀具，刀架装置活动安装在床身上，尾端定位装置固定安装在尾端支撑装置上，尾端定位装置用于对发动机气门的气门盘端面和盘部外圆定位，尾端支撑装置活动安装在床身上，锥面定位装置与主轴定位驱动装置和锥面定位驱动装置连接，主轴定位驱动装置用于驱动气门转动和气门杆部定位，锥面定位驱动装置用于驱动锥面定位装置轴向移动，锥面定位装置用于对气门锥面进行定位。本发明提升加工精度，同时减少加工工序和操作人员，提高生产效率。

Description

一种发动机气门复合加工车床及加工方法

技术领域

本发明涉及气门加工技术领域，具体涉及一种发动机气门复合加工车床及加工方法。

背景技术

发动机气门（简称为气门，下同）形状独特，如图1，包括气门头部和气门杆部，气门头部包括气门盘端面、气门盘侧角、气门盘外圆、气门盘锥面和气门颈部，气门颈部亦常称为R位，气门杆部远离气门头部的一端为杆部端面，杆部端面用于气门加工时定位。由于气门特有的结构，现有气门加工设备通常分为常规加工设备和专用加工设备两种。常规加工设备是指普通标机或由标机加装普通夹具而成的加工设备，如市面的网带炉、箱式炉、井式炉，可直接用于气门热处理加工，又如普通车床及液压四工位车床加装不停车夹具后形成的加工设备，能够用于车削气门盘外圆、气门盘端面和气门盘侧角。专用加工设备是指由设备研发制造公司专门开发的气门专机，属于定制，专为气门的加工特点而设计。

目前，无论是常规加工设备还是专用加工设备，国内外主要致力于单机自动化、单工位改成多工位、零散机床自动连线等方面上进行改进，而进行工序高度集成开发较少，特别是对于气门头部多工序复合加工车床尚未发现。

对气门头部现有加工技术中，大多数是对气门头部的各个部位分别加工作业，一个部位加工作业完成后，需要卸料、转移到新工位，再进行上料后进行加工作业，依次循环，直至完成气门头部各个部位加工作业。完成一个气门头部加工作业，涉及到多次上料、卸料和转移，在每次对新部位加工前，需要重新对气门进行定位，严重影响气门生产效率，并且重复定位还会为气门加工精度和生产质量带来不利影响。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一提供一种发动机气门复合加工车床，其能够解决发动机气门多工序复合加工的问题；

本发明的目的之二提供一种发动机气门复合加工方法，其能够解决发动机气门多工序复合加工的问题。

实现本发明的目的之一的技术方案为：一种发动机气门复合加工车床，包括床身和设置在床身上的刀架装置、尾端支撑装置、尾端定位装置、锥面定位装置、锥面定位驱动装置和主轴定位驱动装置，

刀架装置上安装有若干用于加工所需的刀具，刀架装置设置在尾端定位装置的一侧，刀架装置活动安装在床身上，以使得刀架装置能够在床身上移动，

尾端定位装置固定安装在尾端支撑装置上，尾端定位装置用于对发动机气门的气门盘端面和气门外圆定位，尾端支撑装置活动安装在床身上，以使得尾端支撑装置能够在床身上移动，

主轴定位驱动装置和锥面定位驱动装置固定安装在床身上，锥面定位驱动装置与锥面定位装置固定连接，锥面定位驱动装置用于驱动锥面定位装置轴向运动，锥面定位装置通过键连接安装在主轴定位驱动装置上，主轴定位驱动装置通过键连接带动锥面定位装置旋转，从而使得驱动气门旋转和气门杆部定位，主轴定位驱动装置用于夹住固定气门并对气门杆部端面进行定位，锥面定位装置用于对气门锥面进行定位，

主轴定位驱动装置和尾端定位装置相对设置，且主轴定位驱动装置的中心轴线和尾端定位装置的中心轴线重合。

进一步地，所述床身上并列固定安装第一刀架导轨、第一电机、第二刀架导轨、第一尾端导轨、第二电机和第二尾端导轨，第一电机位于第一刀架导轨和第二刀架导轨之间，第二电机位于第一尾端导轨和第二尾端导轨之间。

进一步地，所述刀架装置通过第一刀架导轨和第二刀架导轨活动安装在床身上，并通过第一电机、刀架丝杆驱动刀架装置轴向移动，

第一电机与刀架丝杆的一端连接，刀架丝杆的另一端与刀架装置连接，第一电机通过刀架丝杆用于驱动刀架装置沿第一刀架导轨和第二刀架导轨轴向滑动，从而使得刀架装置能够在床身上移动。

进一步地，所述刀架装置包括刀架纵向运动驱动装置、刀架纵向运动平板、刀架纵向运动导轨、刀架轴向运动平板、刀架盘、刀架盘驱动装置、刀架装置导轨安装块和刀架丝母，

刀架盘驱动装置设置在刀架纵向运动平板上，刀架盘驱动装置与刀架盘联动连接，用于驱动刀架盘转动，以完成刀具切换，

刀架装置导轨安装块和刀架丝母均固定安装在刀架轴向运动平板的底端，刀架轴向运动平板底端的两侧各设置一个刀架装置导轨安装块，刀架装置导轨安装块滑动设置在第一刀架导轨和第二刀架导轨上，刀架丝母位于两个刀架装置导轨安装块之间并与所述刀架丝杆连接，

刀架轴向运动平板的上端两侧各设置有两个刀架纵向运动导轨，刀架纵向运动平板滑动设置在刀架纵向运动导轨并可沿着刀架纵向运动导轨轴向滑动，刀架盘驱动装置固定安装在刀架纵向运动平板上，刀架盘驱动装置的输出端与刀架盘连接并用于驱动刀架盘转动，刀架纵向运动驱动装置与刀架纵向运动平板联动连接，以驱动刀架纵向运动平板沿着刀架纵向运动导轨滑动，从而带动刀架盘纵向移动。

进一步地，所述尾端支撑装置通过第一尾端导轨和第二尾端导轨活动安装在床身上，并通过第二电机和尾端丝杆驱动尾端支撑装置轴向移动，

第二电机与尾端丝杆的一端连接，尾端丝杆的另一端与尾端支撑装置连接，第二电机通过尾端丝杆用于驱动尾端支撑装置沿第一尾端导轨和第二尾端导轨轴向滑动，从而使得尾端支撑装置能够在床身上移动。

进一步地，所述尾端支撑装置包括尾端外壳、尾端安装座、尾端丝母和尾端导轨安装块，尾端导轨安装块安装在第一尾端导轨和第二尾端导轨上并与其相适配，以使得尾端支撑装置能够沿着第一尾端导轨和第二尾端导轨轴向滑动，

尾端导轨安装块和尾端丝母均固定安装在尾端安装座的下部，尾端安装座下部的两侧各设置一个尾端导轨安装块，尾端丝母位于两个尾端导轨安装块之间并与所述尾端丝杆连接，尾端安装座的上部固定安装有尾端外壳，尾端外壳用于固定安装尾端定位装置。

进一步地，所述尾端定位装置包括尾端定位后盖、尾端定位密封件、尾端定位活塞、尾端定位连接套筒、尾端定位第一轴承、尾端定位连接件、尾端定位前盖、尾端定位件、尾端定位第二轴承和尾端定位件安装套，

尾端定位后盖的内侧与套设在尾端定位活塞上的尾端定位密封件相接触，尾端定位活塞的后端伸入至尾端定位后盖内部并固定在后盖上，前端伸入至尾端定位连接套筒内，尾端定位件的后部依次伸入至尾端定位前盖和尾端定位连接套筒内，尾端定位件用于对气门盘端面和气门外圆定位，尾端定位件的前部位于尾端定位前盖外，尾端定位连接件将尾端定位件插入至尾端定位件安装套内，通过尾端第一轴承和尾端定位第二轴承限制尾端定位件安装套在尾端定位连接套筒内只能以轴线为轴心转动，使得尾端定位件能够跟随发动机气门一同旋转。

进一步地，所述主轴定位驱动装置包括回转油缸、旋转同步组件、传动轴组件、定位杆组件、夹心座和夹心件，

所述锥面定位驱动装置与锥面定位装置连接，锥面定位装置通过键连接安装在主轴定位驱动装置上，锥面定位驱动装置用于驱动锥面定位装置移动，以使得锥面定位装置与气门锥面接触，从而使得锥面定位装置完成对气门锥面定位，

回转油缸与定位杆组件的一端固定连接，夹心件安装在定位杆组件的另一端，夹心件位于夹心座内，定位杆组件沿传动轴组件的轴向方向设置在传动轴组件和旋转同步组件的内部，定位杆组件的另一端与气门杆部的杆部端面接触，夹心件与气门接触，

夹心座固定安装在传动轴组件的一端，旋转同步组件固定安装在传动轴组件的另一端，旋转同步组件与回转油缸传动连接，

回转油缸用于通过定位杆组件拉动夹心件，夹心件将气门杆部夹紧以限制气门仅在轴向上转动，定位杆组件用于对气门杆部的杆部端面定位，以限制气门在轴向方向发生位移，当气门杆部夹紧后，回转油缸依次通过旋转同步组件和传动轴组件带动夹心座转动，夹心座带动夹心件和气门以轴向方向为轴心转动，

锥面定位装置通过键连接安装在主轴定位驱动装置上，锥面定位滑座与锥面定位驱动装置的锥面定位装置安装座连接，锥面定位驱动装置驱动锥面定位滑座轴向移动，带动锥面定位套对气门锥面辅助定位，锥面定位滑座与锥面定位滑动套间设有轴承组件，使滑座不随滑动套转动。

进一步地，所述锥面定位装置包括锥面定位滑座、锥面定位滑动套、锥面定位套、锥面定位后端盖、锥面定位锁紧轴承、锥面定位角接触轴承组和锥面定位前端盖，

所述锥面定位驱动装置包括油缸、支架、床身连接件、导轨组件和锥面定位装置安装座；油缸安装在支架上，支架通过导轨组件与床身连接件活动连接，锥面定位装置安装座固定安装在导轨组件的一端，床身连接件固定安装在床身上，从而将锥面定位驱动装置安装在床身上，

所述锥面定位滑座与锥面定位装置安装座连接，锥面定位装置安装座固定安装在导轨组件的一端上，油缸用于驱动锥面定位装置安装座移动，来带动专门定位套轴向，以使得锥面定位套与气门锥面相接触，床身连接件固定安装在床身上，从而将锥面定位驱动装置安装在床身上，支架的两端横跨安装在导轨组件上，

所述锥面定位锁紧轴承和锥面定位角接触轴承组设置在锥面定位滑座和锥面定位滑动套之间，锁紧轴承用于限定滑座，以防止滑座跟随滑动套转动，角接触轴承组用于保证滑动套可以转动；滑座的前后各设置有锥面定位后端盖和锥面定位前端盖，锥面定位套安装在定位前端盖的前端，定位杆组件的前端安装在滑动套内，锥面定位后端盖、锥面定位锁紧轴承、锥面定位角接触轴承和锥面定位前端盖均安装在锥面定位滑动套上。

实现本发明的目的之二的技术方案为：一种发动机气门复合加工方法，基于发动机气门复合加工车床，包括床身和设置在床身上的刀架装置、尾端支撑装置、尾端定位装置、锥面定位装置、锥面定位驱动装置和主轴定位驱动装置，

刀架装置上安装有若干用于加工所需的刀具，刀架装置设置在尾端定位装置的一侧，刀架装置活动安装在床身上，以使得刀架装置能够在床身上移动，

尾端定位装置固定安装在尾端支撑装置上，尾端定位装置用于对发动机气门的气门盘端面和气门外圆定位，尾端支撑装置活动安装在床身上，以使得尾端支撑装置能够在床身上移动，

主轴定位驱动装置和锥面定位驱动装置固定安装在床身上，锥面定位驱动装置与锥面定位装置固定连接，锥面定位驱动装置用于驱动锥面定位装置轴向运动，锥面定位装置通过键连接安装在主轴定位驱动装置上，主轴定位驱动装置通过键连接带动锥面定位装置旋转，从而使得驱动气门旋转和气门杆部定位，锥面定位装置用于对气门锥面进行定位，

主轴定位驱动装置和尾端定位装置相对设置，且主轴定位驱动装置的中心轴线和尾端定位装置的中心轴线重合；

所述主轴定位驱动装置包括回转油缸、旋转同步组件、传动轴组件、定位杆组件、夹心座和夹心件，

所述锥面定位驱动装置与锥面定位装置连接，锥面定位装置通过键连接安装在主轴定位驱动装置上，锥面定位驱动装置用于驱动锥面定位装置移动，以使得锥面定位装置与气门锥面接触，从而使得锥面定位装置完成对气门锥面定位，

回转油缸与定位杆组件的一端固定连接，夹心件安装在定位杆组件的另一端，夹心件位于夹心座内，定位杆组件沿传动轴组件的轴向方向设置在传动轴组件和旋转同步组件的内部，定位杆组件的另一端与气门杆部的杆部端面接触，夹心件与气门接触，

夹心座固定安装在传动轴组件的一端，旋转同步组件固定安装在传动轴组件的另一端，旋转同步组件与回转油缸传动连接，

回转油缸用于通过定位杆组件拉动夹心件，夹心件将气门杆部夹紧以限制气门仅在以轴向方向为轴心旋转，定位杆组件用于对气门杆部的杆部端面定位，以限制气门在轴向方向发生位移，当气门杆部夹紧后，回转油缸依次通过旋转同步组件和传动轴组件带动夹心座转动，夹心座带动夹心件和气门以轴项方向为轴心转动，

锥面定位装置通过键连接安装在主轴定位驱动装置上，锥面定位滑座与锥面定位驱动装置的锥面定位装置安装座连接，锥面定位驱动装置驱动锥面定位滑座轴向移动，带动锥面定位套对气门锥面辅助定位，锥面定位滑座与锥面定位滑动套间设有轴承组件，使滑座不随滑动套转动；

包括如下步骤：

步骤1：回转油缸通过定位杆组件推动夹心件，以使得夹心件处于松开状态，将夹心件处于打开状态，将待加工的发动机气门装入夹心件内；

步骤2：回转油缸通过定位杆组件拉动夹心件，夹心件跟随后移并触碰到夹心座，受到夹心座锥面作用，夹心件处于夹紧状态，从而将发动机气门牢牢夹紧，完成对气门杆部主定位；

步骤3：移动刀架装置至合适位置，并移动刀架装置的刀架盘至合适位置，以使得刀架盘的第一刀具对准发动机气门的气门锥面，并对气门锥面进行加工；

步骤4：气门锥面完成加工后，锥面定位驱动装置驱动锥面定位装置前移，使得锥面定位装置的锥面定位套与气门锥面相接触，完成对气门锥面辅助定位；

步骤5：旋转刀架盘，使得刀架盘上的不同刀具完成对气门第一位置加工，第一位置至少包括气门外圆、气门盘侧角和气门盘端面；

步骤6：完成加工后，锥面定位驱动装置驱动锥面定位装置后移，使得锥面定位套与气门锥面脱离，然后，移动尾端定位装置至合适位置，使得尾端定位装置的尾端定位件与气门盘端面接触，完成对气门盘端面定位；

步骤7：完成对气门盘端面定位后，再次旋转刀架盘，使得刀架盘上的不同刀具完成对气门第二位置加工，从而完成发动机气门的所有部位加工，

其中，第二位置至少包括气门颈部和气门锥面，第二位置与第一位置相异；

步骤8：回转油缸推动定位杆组件，以使得夹心件处于松开状态，将发动机气门从夹心件上取出，完成发动机气门加工。

本发明的有益效果为：本发明在气门装卸及加工过程中，定位杆不随油缸沿中心轴线前后移动，始终静止对气门杆部进行轴向定位，但可以随回转油缸高速旋转，以使得发动机气门旋转状态下完成加工。在气门外圆、气门盘端面、气门盘侧角加工过程中，始终对气门锥面施加辅助定位，同样在气门锥面和气门颈部加工过程中，对气门盘外圆增加辅助定位，保准加工精度。在整个加工过程中，将原先的5个工序合成1个工序下的5个工步，减少至少4次上下料操作和运输时间，减少操作人员，缩短加工时间，提高生产效率。

附图说明

图1为发动机气门的结构示意图；

图2为本发明的俯视图；

图3为本发明的侧视图；

图4为锥面定位驱动装置的结构示意图；

图5为主轴定位驱动装置和锥面定位驱动装置的关系示意图；

图6为在图5的基础上安装锥面定位装置后的结构示意图；

图7为本发明主轴定位驱动装置的结构示意图；

图8为锥面定位装置的结构示意图；

图9为尾端支撑装置的侧向示意图；

图10为尾端定位装置的剖面示意图；

图11为刀架装置的俯视示意图；

图12为刀架的侧向示意图；

图13为将锥面定位驱动装置安装在床身上的局部示意图；

其中，1-第一刀架导轨、2-第一电机、3-第二刀架导轨、4-刀架丝杆、5-刀架装置、501-刀架纵向运动平板、502-刀架轴向运动平板、503-刀架纵向运动导轨、504-刀架盘、505-刀架盘驱动装置、506-刀架装置导轨安装块、507-刀架丝母、508-刀架纵向运动驱动装置、6-尾端支撑装置、601-尾端外壳、602-尾端安装座、603-尾端丝母、604-尾端导轨安装块、7-尾端定位装置、701-尾端定位后盖、702-尾端定位密封件、703-尾端定位活塞、704-尾端定位连接套筒、705-尾端定位第一轴承、706-尾端定位连接件、707-尾端定位前盖、708-尾端定位件、709-尾端定位第二轴承、710-尾端定位件安装套、8-第二尾端导轨、9-尾端丝杆、10-第一尾端导轨、11-第二电机、12-床身、13-锥面定位装置、131-锥面定位滑座、132-锥面定位滑动套、133-锥面定位套、134-锥面定位后端盖、135-锥面定位锁紧轴承、136-锥面定位角接触轴承组、137-锥面定位前端盖、14-锥面定位驱动装置、141-油缸、142-支架、143-床身连接件、144-导轨组件、145-锥面定位装置安装座、15-主轴定位驱动装置、151-回转油缸、152-旋转同步组件、153-传动轴组件、154-定位杆组件、155-夹心座、156-夹心件。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方案，对本发明做进一步描述。

如图1-图13所示，一种发动机气门复合加工车床，包括床身12和设置在床身12上的刀架装置5、尾端支撑装置6、尾端定位装置7、锥面定位装置13、锥面定位驱动装置14和主轴定位驱动装置15。所述床身上并列固定安装第一刀架导轨1、第一电机2、第二刀架导轨3、第一尾端导轨10、第二电机11和第二尾端导轨8，第一电机2位于第一刀架导轨1和第二刀架导轨3之间，第二电机11位于第一尾端导轨10和第二尾端导轨8之间。

所述刀架装置5上安装有不同规格和类型的刀具，以向气门复合加工过程中提供符合各自需求的各类刀具。刀架装置5滑动安装在第一刀架导轨1和第二刀架导轨3上，刀架装置5能够沿着这些导轨（第一刀架导轨1和第二刀架导轨3）的轴向方向滑动，从而将刀架装置5滑动安装在床身12上。

刀架装置5的一侧还固定设置有第一电机2和刀架丝杆4，第一电机2固定安装在床身12上，第一电机2的输出轴与刀架丝杆4的一端固定连接，刀架丝杆4的另一端与刀架装置5连接，刀架丝杆4位于第一刀架导轨1和第二刀架导轨3之间。第一电机2通过刀架丝杆4用于驱动刀架装置5沿导轨轴向滑动，从而使得刀架装置5能够在床身12上移动。

所述刀架装置5包括刀架纵向运动平板501、刀架轴向运动平板502、刀架纵向运动导轨503、刀架盘504、刀架盘驱动装置505、刀架装置导轨安装块506、刀架丝母507和刀架纵向运动驱动装置508。设置在刀架纵向运动平板501上的刀架盘驱动装置505与刀架盘504联动连接，刀架盘驱动装置505为电机或其他动力装置，用于驱动刀架盘504转动，以使得设置在刀架盘504上的对应刀具转向到待加工发动机气门，完成刀具切换。刀架装置导轨安装块506和刀架丝母507均固定安装在刀架轴向运动平板502的底端，刀架轴向运动平板502底端的两侧各设置一个刀架装置导轨安装块506，刀架装置导轨安装块506滑动设置在第一刀架导轨1和第二刀架导轨3上并可沿第第一刀架导轨1和第二刀架导轨3轴向滑动，从而使得刀架装置5通过刀架装置导轨安装块506能够沿着第一刀架导轨1和第二刀架导轨3轴向滑动，刀架丝母507位于两个刀架装置导轨安装块506之间，刀架丝母507与所述刀架丝杆4联动连接，通过驱动刀架丝母507带动整个刀架装置5沿着第一刀架导轨1和第二刀架导轨3轴向滑动。刀架轴向运动平板502的上端两侧各设置有一个刀架纵向运动导轨503，刀架纵向运动平板501滑动设置在刀架纵向运动导轨503并可沿着刀架纵向运动导轨503轴向滑动，刀架盘驱动装置505固定安装在刀架纵向运动平板501上，刀架纵向运动驱动装置508与刀架纵向运动平板501联动连接，以驱动刀架纵向运动平板501沿着刀架纵向运动导轨503轴向滑动，从而对刀架盘504进行小范围的位移调节，使得刀架盘504上的刀具能够更精准对准待加工的发动机气门。其中，整个刀架装置5通过沿着第一导轨轴向滑动，能大范围地调节刀架盘504的位置。例如，不需要进行加工时，可以将刀架装置5移动至远处，以远离待加工的发动机气门。而当需要对发动机气门进行加工时，再辅以通过刀架纵向运动导轨503，小范围调节刀架盘504，从而使得刀架盘504上的刀具更精准对准待加工气门。

所述尾端定位装置7设置在刀架装置5的一侧，尾端定位装置7固定安装在尾端支撑装置6上，尾端定位装置7用于对发动机气门的气门盘端面和气门外圆定位，起到辅助定位作用，尾端支撑装置6活动安装在床身12上，以使得尾端支撑装置6能够在床身12上移动。

所述尾端支撑装置6的一侧设置有第二电机11和尾端丝杆9，第二电机11固定安装在床身12上，第二电机11的输出轴与尾端丝杆9的一端连接，尾端丝杆9的另一端与尾端支撑装置6连接，第二电机11通过尾端丝杆9用于驱动尾端支撑装置6沿第二导轨轴向滑动，从而使得尾端支撑装置6能够在床身12上移动。

所述尾端支撑装置6通过第一尾端导轨10和第二尾端导轨8安装在床身12上，并且尾端支撑装置6可沿着第一尾端导轨10和第二尾端导轨8滑动，第一尾端导轨10和第二尾端导轨8并列固定安装在床身12上，也即第一尾端导轨10和第二尾端导轨8平行并列设置。

尾端支撑装置6包括尾端外壳601、尾端安装座602、尾端丝母603和尾端导轨安装块604，尾端导轨安装块604和尾端丝母603均固定安装在尾端安装座602的下部，尾端安装座602下部的两侧各设置一个尾端导轨安装块604，尾端丝母603位于两个尾端导轨安装块604之间并与尾端丝杆9的另一端连接，从而使得第二电机11通过尾端丝杆9与尾端支撑装置6连接，以使得第二电机11可驱动尾端支撑装置6沿着第一尾端导轨10和第二尾端导轨8上滑动。两个尾端导轨安装块604分别安装在第一尾端导轨10和第二尾端导轨8上，从而使得尾端支撑装置6能够沿着第一尾端导轨10和第二尾端导轨8滑动。

尾端安装座602的上部固定安装有尾端外壳601，尾端外壳601用于固定安装尾端定位装置7，从而使得尾端支撑装置6能够带动尾端定位装置7沿着第一尾端导轨10和第二尾端导轨8一起滑动。

所述尾端定位装置7包括尾端定位后盖701、尾端定位密封件702、尾端定位活塞703、尾端定位连接套筒704、尾端定位第一轴承705、尾端定位连接件706、尾端定位前盖707、尾端定位件708、尾端定位第二轴承709和尾端定位件安装套710。尾端定位后盖701的内侧与套设在尾端定位活塞703上的尾端定位密封件702相接触，活尾端定位塞703的后端伸入至尾端定位后盖701内部并固定在尾端定位后盖701上，前端伸入至尾端定位连接套筒704内，尾端定位件708的后部依次伸入至尾端定位前盖707和尾端定位连接套筒704内，尾端定位件708用于对气门盘端面和气门外圆定位，尾端定位件708的前部位于尾端定位前盖707外，尾端定位连接件706将尾端定位件708插入至尾端定位件安装套710内，尾端定位件安装套710通过尾端定位第二轴承709固定在尾端定位连接套筒704上。尾端定位件安装套710的后部间隔设置尾端定位第一轴承705，通过尾端定位第一轴承705使得尾端定位件708跟随发动机气门一同旋转。

所述主轴定位驱动装置15包括回转油缸151、旋转同步组件152、传动轴组件153、定位杆组件154、夹心座155和夹心件156。回转油缸151与定位杆组件154的一端固定连接，夹心件156安装在定位杆组件154的另一端，夹心件156位于夹心座155内，定位杆组件154沿传动轴组件153的轴向方向设置在传动轴组件153和旋转同步组件152的内部，定位杆组件154的另一端与气门杆部的杆部端面接触，夹心件156与气门接触。夹心座155固定安装在传动轴组件153的一端，旋转同步组件152固定安装在传动轴组件153的另一端，旋转同步组件152与回转油缸151传动连接。

回转油缸151用于通过定位杆组件154拉动夹心件156，夹心件156将气门杆部夹紧以限制气门仅在轴向上转动，定位杆组件154用于对气门杆部的杆部端面定位，以限制气门在轴向方向发生位移。当气门杆部夹紧后，回转油缸151依次通过旋转同步组件152和传动轴组件153带动夹心座155转动，夹心座155带动夹心件156和气门以轴向方向为轴心转动。通过夹心件156、夹心座155和定位杆组件154配合使用，使得待加工的气门在主轴定位驱动装置15上只能以轴向方向为轴心旋转，也即限制住气门的五个自由度，更方便地对气门加工。

所述锥面定位装置13包括锥面定位滑座131、锥面定位滑动套132、锥面定位套133、锥面定位后端盖134、锥面定位锁紧轴承135、锥面定位角接触轴承组136、和锥面定位前端盖137。所述锥面定位驱动装置14包括油缸141、支架142、床身连接件143、导轨组件144和锥面定位装置安装座145；油缸141安装在支架142上，支架142通过导轨组件144与床身连接件143连接，锥面定位装置安装座145固定安装在导轨组件144的一端。床身连接件143固定安装在床身12上，从而将锥面定位驱动装置14安装在床身12上。

锥面定位装置13通过通过锥面定位滑动套132键连接安装在主轴定位驱动装置15的155夹心座上，锥面定位滑座131与锥面定位驱动装置14的锥面定位装置安装座145连接，锥面定位驱动装置14驱动锥面定位滑座131轴向移动，带动锥面定位套133对气门锥面辅助定位，锥面定位滑座131与锥面定位滑动套132间设有轴承组件，使锥面定位滑座131不随锥面定位滑动套132转动。

所述锥面定位锁紧轴承135和锥面定位角接触轴承组136设置在锥面定位滑座131和锥面定位滑动套132之间，锥面定位锁紧轴承135用于限定锥面定位滑座131，以防止锥面定位滑座131跟随锥面定位滑动套132转动，锥面定位角接触轴承组件136用于保证锥面定位滑动套132可以转动；锥面定位滑座131的前后各设置有锥面定位后端盖134和锥面定位前端盖137，锥面定位套133安装在锥面定位前端盖137的前端，锥面定位后端盖134、锥面定位锁紧轴承135、锥面定位角接触轴承组和锥面定位前端盖137均安装在锥面定位滑动套132上。

本发明还提供一种发动机气门复合加工方法，基于所述一种发动机气门复合加工车床，包括如下步骤：

步骤1：回转油缸151推动定位杆组件154从而对定位杆组件154产生一个前向作用力，即作用力朝夹心件156方向，以使得夹心件156处于松开状态，将夹心件156处于打开状态，将待加工的发动机气门装入夹心件156内。

步骤2：回转油缸151通过回转油缸151内部的活塞拉动定位杆组件154从而对定位杆组件154产生一个后向作用力，即作用力朝向回转油缸151方向，也即作用力方向为背对夹心件156，由于夹心件156是通过螺纹方式安装在定位杆组件154上，夹心件156跟随后移并触碰到夹心座155，受到夹心座155圆锥形内腔作用，夹心件156处于夹紧状态，从而将气门牢牢夹紧，完成对气门杆部主定位。

步骤3：移动刀架装置5至合适位置，并移动刀架盘504至合适位置，以使得刀架盘504的第一刀具对准发动机气门的气门锥面，并对气门锥面进行加工。

步骤4：气门锥面完成加工后，油缸141推动支架142前移，支架142推动锥面定位装置安装座145前移，通过与锥面定位装置安装座145连接的锥面定位滑座131，使得锥面定位套133前移，从而将锥面定位套133与气门锥面相接触，完成对气门锥面辅助定位。

步骤5：旋转刀架盘504，使得第二刀具对准气门外圆和气门盘侧角，第二刀具依次对气门外圆和气门盘侧角进行加工，直至加工完成；然后，再次旋转刀架盘504，使得第三刀具对准气门盘端面，对气门盘端面进行加工，直至加工完成。

步骤6：油缸141后移带动锥面定位滑座131后移，使得锥面定位套133与气门锥面脱离，从而撤回对气门锥面辅助定位；然后，通过第一尾端导轨10和第二尾端导轨8移动尾端定位装置7至合适位置，接着，推动尾端定位活塞703使得尾端定位连接套筒704移动，进而使得尾端定位件708与气门盘端面接触，完成对气门盘端面定位。

步骤7：完成对气门盘端面定位后，再次旋转刀架盘504，第一刀具对气门颈部加工，完成气门颈部加工后，第一刀具再次对气门锥面进行加工，从而完成发动机气门的所有加工。

步骤8：回转油缸151推动定位杆组件154从而对定位杆组件154产生一个前向作用力，即作用力朝夹心件156方向，以使得夹心件156处于松开状态，将发动机气门从夹心件156上取出，完成发动机气门加工。

本发明在气门装卸及加工过程中，定位杆组件在旋转过程中不随油缸沿中心轴线前后移动，始终相对静止对气门杆部进行轴向定位，但可以随回转油缸高速旋转，以使得发动机气门旋转状态下完成加工。在气门外圆、气门盘端面、气门盘侧角加工过程中，始终对气门锥面施加辅助定位，保准了加工精度。同样在气门锥面和气门颈部加工过程中，对气门盘外圆增加辅助定位，保准加工精度。在整个加工过程中，将原先的5个工序合成1个工序下的5个工步，减少至少4次上下料操作和运输时间，减少操作人员，缩短加工时间，提高生产效率。

本说明书所公开的实施例只是对本发明单方面特征的一个例证，本发明的保护范围不限于此实施例，其他任何功能等效的实施例均落入本发明的保护范围内。对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种发动机气门复合加工车床，其特征在于，包括床身和设置在床身上的刀架装置、尾端支撑装置、尾端定位装置、锥面定位装置、锥面定位驱动装置和主轴定位驱动装置，

刀架装置上安装有若干用于加工所需的刀具，刀架装置设置在尾端定位装置的一侧，刀架装置活动安装在床身上，以使得刀架装置能够在床身上移动，

尾端定位装置固定安装在尾端支撑装置上，尾端定位装置用于对发动机气门的气门盘端面和气门外圆定位，尾端支撑装置活动安装在床身上，以使得尾端支撑装置能够在床身上移动，

主轴定位驱动装置和锥面定位驱动装置固定安装在床身上，锥面定位驱动装置与锥面定位装置固定连接，锥面定位驱动装置用于驱动锥面定位装置轴向运动，锥面定位装置通过键连接安装在主轴定位驱动装置上，主轴定位驱动装置通过键连接带动锥面定位装置旋转，从而使得驱动气门旋转和气门杆部定位，主轴定位驱动装置用于夹住固定气门并对气门杆部端面进行定位，锥面定位装置用于对气门锥面进行定位，

主轴定位驱动装置和尾端定位装置相对设置，且主轴定位驱动装置的中心轴线和尾端定位装置的中心轴线重合。

2.根据权利要求1所述的发动机气门复合加工车床，其特征在于，所述床身上并列固定安装第一刀架导轨、第一电机、第二刀架导轨、第一尾端导轨、第二电机和第二尾端导轨，第一电机位于第一刀架导轨和第二刀架导轨之间，第二电机位于第一尾端导轨和第二尾端导轨之间。

3.根据权利要求2所述的发动机气门复合加工车床，其特征在于，所述刀架装置通过第一刀架导轨和第二刀架导轨活动安装在床身上，并通过第一电机和刀架丝杆驱动刀架装置轴向移动，

第一电机与刀架丝杆的一端连接，刀架丝杆的另一端与刀架装置连接，第一电机通过刀架丝杆用于驱动刀架装置沿第一刀架导轨和第二刀架导轨轴向滑动，从而使得刀架装置能够在床身上移动。

4.根据权利要求3所述的发动机气门复合加工车床，其特征在于，所述刀架装置包括刀架纵向运动驱动装置、刀架纵向运动平板、刀架纵向运动导轨、刀架轴向运动平板、刀架盘、刀架盘驱动装置、刀架装置导轨安装块和刀架丝母，

刀架盘驱动装置设置在刀架纵向运动平板上，刀架盘驱动装置与刀架盘联动连接，用于驱动刀架盘转动，以完成刀具切换，

刀架装置导轨安装块和刀架丝母均固定安装在刀架轴向运动平板的底端，刀架轴向运动平板底端的两侧各设置一个刀架装置导轨安装块，刀架装置导轨安装块滑动设置在第一刀架导轨和第二刀架导轨上，刀架丝母位于两个刀架装置导轨安装块之间并与所述刀架丝杆连接，

刀架轴向运动平板的上端两侧各设置有一个刀架纵向运动导轨，刀架纵向运动平板滑动设置在刀架纵向运动导轨并可沿着刀架纵向运动导轨轴向滑动，刀架盘驱动装置固定安装在刀架纵向运动平板上，刀架盘驱动装置的输出端与刀架盘连接并用于驱动刀架盘转动，刀架纵向运动驱动装置与刀架纵向运动平板联动连接，以驱动刀架纵向运动平板沿着刀架纵向运动导轨滑动，从而带动刀架盘纵向移动。

5.根据权利要求4所述的发动机气门复合加工车床，其特征在于，所述尾端支撑装置通过第一尾端导轨和第二尾端导轨活动安装在床身上，并通过第二电机和尾端丝杆驱动尾端支撑装置轴向移动，

第二电机与尾端丝杆的一端连接，尾端丝杆的另一端与尾端支撑装置连接，第二电机通过尾端丝杆用于驱动尾端支撑装置沿第一尾端导轨和第二尾端导轨轴向滑动，从而使得尾端支撑装置能够在床身上移动。

6.根据权利要求5所述的发动机气门复合加工车床，其特征在于，所述尾端支撑装置包括尾端外壳、尾端安装座、尾端丝母和尾端导轨安装块，尾端导轨安装块安装在第一尾端导轨和第二尾端导轨上并与其相适配，以使得尾端支撑装置能够沿着第一尾端导轨和第二尾端导轨轴向滑动，

尾端导轨安装块和尾端丝母均固定安装在尾端安装座的下部，尾端安装座下部的两侧各设置一个尾端导轨安装块，尾端丝母位于两个尾端导轨安装块之间并与所述尾端丝杆连接，尾端安装座的上部固定安装有尾端外壳，尾端外壳用于固定安装尾端定位装置。

7.根据权利要求1所述的发动机气门复合加工车床，其特征在于，所述尾端定位装置包括尾端定位后盖、尾端定位密封件、尾端定位活塞、尾端定位连接套筒、尾端定位第一轴承、尾端定位连接件、尾端定位前盖、尾端定位件、尾端定位第二轴承和尾端定位件安装套，

尾端定位后盖的内侧与套设在尾端定位活塞上的尾端定位密封件相接触，尾端定位活塞的后端伸入至尾端定位后盖内部并固定在后盖上，前端伸入至尾端定位连接套筒内，尾端定位件的后部依次伸入至尾端定位前盖和尾端定位连接套筒内，尾端定位件用于对气门盘端面和气门外圆定位，尾端定位件的前部位于尾端定位前盖外，尾端定位连接件将尾端定位件插入至尾端定位件安装套内，通过尾端第一轴承和尾端定位第二轴承限制尾端定位件安装套在尾端定位连接套筒内只能以轴线为轴心转动，使得尾端定位件能够跟随发动机气门一同旋转。

8.根据权利要求1所述的发动机气门复合加工车床，其特征在于，所述主轴定位驱动装置包括回转油缸、旋转同步组件、传动轴组件、定位杆组件、夹心座和夹心件，

所述锥面定位驱动装置与锥面定位装置连接，锥面定位装置通过键连接安装在主轴定位驱动装置上，锥面定位驱动装置用于驱动锥面定位装置移动，以使得锥面定位装置与气门锥面接触，从而使得锥面定位装置完成对气门锥面定位，

回转油缸与定位杆组件的一端固定连接，夹心件安装在定位杆组件的另一端，夹心件位于夹心座内，定位杆组件沿传动轴组件的轴向方向设置在传动轴组件和旋转同步组件的内部，定位杆组件的另一端与气门杆部的杆部端面接触，夹心件与气门接触，

夹心座固定安装在传动轴组件的一端，旋转同步组件固定安装在传动轴组件的另一端，旋转同步组件与回转油缸传动连接，

回转油缸用于通过定位杆组件拉动夹心件，夹心件将气门杆部夹紧以限制气门仅在轴向上转动，定位杆组件用于对气门杆部的杆部端面定位，以限制气门在轴向方向发生位移，当气门杆部夹紧后，回转油缸依次通过旋转同步组件和传动轴组件带动夹心座转动，夹心座带动夹心件和气门以轴向方向为轴心转动，

锥面定位装置通过键连接安装在主轴定位驱动装置上，锥面定位滑座与锥面定位驱动装置的锥面定位装置安装座连接，锥面定位驱动装置驱动锥面定位滑座轴向移动，带动锥面定位套对气门锥面辅助定位，锥面定位滑座与锥面定位滑动套间设有轴承组件，使滑座不随滑动套转动。

9.根据权利要求1所述的发动机气门复合加工车床，其特征在于，所述锥面定位装置包括锥面定位滑座、锥面定位滑动套、锥面定位套、锥面定位后端盖、锥面定位锁紧轴承、锥面定位角接触轴承组、和锥面定位前端盖，

所述锥面定位驱动装置包括油缸、支架、床身连接件、导轨组件和锥面定位装置安装座；油缸安装在支架上，支架通过导轨组件与床身连接件活动连接，锥面定位装置安装座固定安装在导轨组件的一端，床身连接件固定安装在床身上，从而将锥面定位驱动装置安装在床身上，

所述锥面定位滑座与锥面定位装置安装座连接，锥面定位装置安装座固定安装在导轨组件的一端上，油缸用于驱动锥面定位装置安装座移动，来带动锥面定位套轴向运动，以使得锥面定位套与气门锥面相接触，床身连接件固定安装在床身上，从而将锥面定位驱动装置安装在床身上，支架的两端横跨安装在导轨组件上，

所述锥面定位锁紧轴承和锥面定位角接触轴承组设置在锥面定位滑座和锥面定位滑动套之间，锁紧轴承用于限定滑座，以防止滑座跟随滑动套转动，角接触轴承组用于保证滑动套可以转动；滑座的前后各设置有锥面定位后端盖和锥面定位前端盖，锥面定位套安装在定位前端盖的前端，定位杆组件的前端安装在滑动套内，锥面定位后端盖、锥面定位锁紧轴承、锥面定位角接触轴承和锥面定位前端盖均安装在锥面定位滑动套上。

10.一种发动机气门复合加工方法，基于发动机气门复合加工车床，其特征在于，包括床身和设置在床身上的刀架装置、尾端支撑装置、尾端定位装置、锥面定位装置、锥面定位驱动装置和主轴定位驱动装置，

刀架装置上安装有若干用于加工所需的刀具，刀架装置设置在尾端定位装置的一侧，刀架装置活动安装在床身上，以使得刀架装置能够在床身上移动，

尾端定位装置固定安装在尾端支撑装置上，尾端定位装置用于对发动机气门的气门盘端面和气门外圆定位，尾端支撑装置活动安装在床身上，以使得尾端支撑装置能够在床身上移动，

主轴定位驱动装置和锥面定位驱动装置固定安装在床身上，锥面定位驱动装置与锥面定位装置固定连接，锥面定位驱动装置用于驱动锥面定位装置轴向运动，锥面定位装置通过键连接安装在主轴定位驱动装置上，主轴定位驱动装置通过键连接带动锥面定位装置旋转，从而使得驱动气门旋转和气门杆部定位，锥面定位装置用于对气门锥面进行定位，

主轴定位驱动装置和尾端定位装置相对设置，且主轴定位驱动装置的中心轴线和尾端定位装置的中心轴线重合；

所述主轴定位驱动装置包括回转油缸、旋转同步组件、传动轴组件、定位杆组件、夹心座和夹心件，

所述锥面定位驱动装置与锥面定位装置连接，锥面定位装置通过键连接安装在主轴定位驱动装置上，锥面定位驱动装置用于驱动锥面定位装置移动，以使得锥面定位装置与气门锥面接触，从而使得锥面定位装置完成对气门锥面定位，

回转油缸与定位杆组件的一端固定连接，夹心件安装在定位杆组件的另一端，夹心件位于夹心座内，定位杆组件沿传动轴组件的轴向方向设置在传动轴组件和旋转同步组件的内部，定位杆组件的另一端与气门杆部的杆部端面接触，夹心件与气门接触，

夹心座固定安装在传动轴组件的一端，旋转同步组件固定安装在传动轴组件的另一端，旋转同步组件与回转油缸传动连接，

回转油缸用于通过定位杆组件拉动夹心件，夹心件将气门杆部夹紧以限制气门仅在以轴向方向为轴心旋转，定位杆组件用于对气门杆部的杆部端面定位，以限制气门在轴向方向发生位移，当气门杆部夹紧后，回转油缸依次通过旋转同步组件和传动轴组件带动夹心座转动，夹心座带动夹心件和气门以轴向方向为轴心转动，

锥面定位装置通过键连接安装在主轴定位驱动装置上，锥面定位滑座与锥面定位驱动装置的锥面定位装置安装座连接，锥面定位驱动装置驱动锥面定位滑座轴向移动，带动锥面定位套对气门锥面辅助定位，锥面定位滑座与锥面定位滑动套间设有轴承组件，使滑座不随滑动套转动；

包括如下步骤：

步骤1：回转油缸通过定位杆组件推动夹心件，以使得夹心件处于松开状态，将夹心件处于打开状态，将待加工的发动机气门装入夹心件内；

步骤2：回转油缸通过定位杆组件拉动夹心件，夹心件跟随后移并触碰到夹心座，受到夹心座锥面作用，夹心件处于夹紧状态，从而将发动机气门牢牢夹紧，完成对气门杆部主定位；

步骤3：移动刀架装置至合适位置，并移动刀架装置的刀架盘至合适位置，以使得刀架盘的第一刀具对准发动机气门的气门锥面，并对气门锥面进行加工；

步骤4：气门锥面完成加工后，锥面定位驱动装置驱动锥面定位装置前移，使得锥面定位装置的锥面定位套与气门锥面相接触，完成对气门锥面辅助定位；

步骤5：旋转刀架盘，使得刀架盘上的不同刀具完成对气门第一位置加工，第一位置至少包括气门外圆、气门盘侧角和气门盘端面；

步骤6：完成加工后，锥面定位驱动装置驱动锥面定位装置后移，使得锥面定位套与气门锥面脱离，然后，移动尾端定位装置至合适位置，使得尾端定位装置的尾端定位件与气门盘端面接触，完成对气门盘端面定位；

步骤7：完成对气门盘端面定位后，再次旋转刀架盘，使得刀架盘上的不同刀具完成对气门第二位置加工，从而完成发动机气门的所有部位加工，

其中，第二位置至少包括气门颈部和气门锥面，第二位置与第一位置相异；

步骤8：回转油缸推动定位杆组件，以使得夹心件处于松开状态，将发动机气门从夹心件上取出，完成发动机气门加工。

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