CN112846243B - 一种发动机气门头部多定位复合加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种发动机气门头部多定位复合加工方法，应用于加工车床，包括对气门杆端部主定位和对气门杆部夹紧；将气门在x轴自由度方向旋转，在气门旋转过程中，对气门盘锥面进行第一次加工，以获得气门盘锥面辅助定位面；通过气门盘锥面辅助定位面完成对气门盘锥面定位，然后对气门盘外圆、气门盘侧角和气门盘端面进行加工，直至完成对气门盘外圆、气门盘侧角和气门盘端面加工；对气门盘侧角进行定位，以完成对气门盘侧角定位，然后对气门盘锥面进行第二次加工，从而完成对气门盘锥面加工作业，进而完成气门头部所有部位加工。本发明通过不需要进行上下料和转移，可在一个工序内完成加工，提高生产效率和加工质量。
Description
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头部多定位复合加工方法。
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气门杆端部，气门杆端部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，再加上其对性能要求极高，进而导致其加工精度要求极高，以满足实际使用稳定和寿命要求。气门头部加工部位很多，不同部位加工所使用到的加工刀具也有所差异，因此会涉及到多个不同工序，在不同工序之间涉及到加工刀具更换以及上下料和转移。在这一过程中，每一次更换，都需要重新对气门进行定位，而重新定位有可能导致定位不准进而导致加工精度出现偏差。
如图2和图3所示，图中的“△”即表示进行定位时产生夹力所处方位和位置。现有气门头部加工方法中，在对气门头部的气门盘锥面和气门颈部加工时，采用对气门杆端部进行主定位、气门杆部夹紧和对气门盘端面夹力的方法。也即对气门杆端部主定位，对气门杆部进行夹紧，同时增加气门盘端面轴向压力夹具，以保证气门刚度，然后再对气门盘锥面和气门颈部加工。同样的，在对气门盘端面、气门盘侧角、气门盘外圆进行加工时，则需要采用不同的定位方式。之所以需要采用不同的定位方式，就在于加工这些部位时需要足够的加工空间，否则加工刀具无法直接接触到加工面。同时，为了保证气门刚度，避免加工侧向力影响，在对气门杆端部主定位的同时，对气门杆部进行夹紧，并且在气门颈部进行辅助定位，以将夹持面延伸到气门颈部，起到对气门颈部支撑的作用。
从图2和图3可看出，由于气门要经过至少五个工序来分别对气门头部的五个位置进行加工，按照现有加工顺序，每一个加工工序之间都涉及到上料、卸料和转移。也即包括了至少四次物料转移和上下料，其对生产效率影响巨大，同时，重复定位也会对加工精度即生产质量带来不利影响，并且由于重复定位而导致部分工序难以合并的重要原因之一。因此，希望一直能够减少重复定位和多次上下料以提高生产效率的气门加工方法。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的提供一种发动机气门头部多定位复合加工方法，其能够解决发动机气门减少重复定位和多次上下料的问题。
实现本发明的目的的技术方案为：一种发动机气门头部多定位复合加工方法，应用于加工车床，包括以下步骤：
步骤1：对气门杆端部主定位和对气门杆部夹紧，从而限制包括y和z方向的位移、转动以及x方向的位移的五个自由度方向活动，仅允许气门在x轴自由度方向转动；
步骤2：将气门在x轴自由度方向旋转，在气门旋转过程中，对气门盘锥面进行第一次加工，以获得气门盘锥面辅助定位面；
步骤3：通过气门盘锥面辅助定位面完成对气门盘锥面定位，然后对气门盘外圆、气门盘侧角和气门盘端面进行加工，直至完成对气门盘外圆、气门盘侧角和气门盘端面加工；
步骤4：对气门盘侧角进行定位，以完成对气门盘侧角定位，然后对气门盘锥面进行第二次加工，以及加工气门颈部、气门颈部排污槽，从而完成对气门盘锥面、气门颈部和气门颈部排污槽加工作业，进而完成气门头部所有部位加工。
进一步地，所述对气门杆端部主定位和对气门杆部夹紧通过回转卡盘夹具实现：
将待加工气门的气门杆部插入回转卡盘夹具中并通过回转卡盘夹具将气门杆部夹紧，完成对气门杆端部主定位和对气门杆部夹紧，所述回转卡盘夹具集成在所述加工车床上。
进一步地，所述步骤2和步骤4中，还包括第一刀具，第一刀具用于对气门盘锥面进行所述第一次加工和第二次加工、以及气门颈部和气门颈部排污槽加工，第一刀具集成在在所述加工车床上。
进一步地，所述步骤3中，还包括第二刀具和第三刀具，第二刀具用于所述对气门盘外圆、气门盘侧角进行加工，第三刀具用于所述对气门盘端面进行加工，第二刀具、第三刀具和第一刀具均集成在所述加工车床上。
进一步地，所述步骤1-步骤4中，还包括第一夹具和第二夹具，第一夹具和第二夹具均集成在所述加工车床上，
在步骤1和步骤2中，第一夹具和第二夹具远离气门而处于非工作状态，
在步骤3中，第一夹具移动至步骤2中已加工好的气门盘锥面辅助定位面处，通过第一夹具完成对气门盘锥面定位，第二夹具仍然远离气门而处于非工作状态，
在步骤4中，第一夹具撤离而处于非工作状态，第二夹具移动至气门盘侧角，完成对气门盘侧角定位。
进一步地，所述步骤3中，对气门盘外圆、气门盘侧角和气门盘端面同时进行加工，或按照先后顺序依次进行加工。
本发明的有益效果为：本发明通过以上步骤，可以在一个加工车床上完成气门头部加工，也即可以在一个工序上完成加工，在此加工过程中，不需要进行上下料和转移。从而将现有的多个工序合成同一个工序中的若干步骤，大大减少上下料操作和转移运输时间，同时也可以有效减少操作人员。同时，减少了多次定位带来的误差，提高加工精度，从而提高整个生产效率和加工质量。
附图说明
图1为发动机气门的结构示意图；
图2和图3为现有加工气门头部不同位置时的定位示意图；
图4为第一次加工气门盘锥面时的定位示意图；
图5为加工气门盘端面、气门盘侧角和气门盘外圆时的定位示意图；
图6为第二次加工气门盘锥面、气门颈部和气门颈部排污槽时的定位示意图。
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4-图6所示，一种发动机气门头部多定位复合加工方法，应用于加工车床，所述加工车床集成有第一刀具、第二刀具、第三刀具、第一夹具、第二夹具和回转卡盘夹具，包括以下步骤：
步骤1：将待加工气门的气门杆部插入回转卡盘夹具中并通过回转卡盘夹具将气门杆部夹紧，完成对气门杆端部主定位和对气门杆部夹紧，从而仅允许气门绕x轴（也即以气门杆部轴向方向为x轴）方向一个转动自由度，均不允许其他五个自由度（y和z方向的位移、转动以及x方向的位移）活动。回转卡盘夹具将气门杆部夹紧起到支撑气门杆部作用，以便于对气门进行加工。
在本步骤中，第一夹具和第二夹具远离气门而处于非工作状态。
步骤2：回转卡盘夹具带动整个气门在x轴自由度方向旋转，将第一刀具移动至气门盘锥面，对气门盘锥面进行第一次加工，以获得较好的气门盘锥面辅助定位面。也即通过第一刀具沿气门盘锥面圆周对气门盘锥面进行加工，在实际使用时，气门维持不动，第一刀具转动对气门盘锥面整个圆周进行加工出气门盘锥面辅助定位面当然也是可以的。
本步骤中，第一夹具和第二夹具仍然远离气门而处于非工作状态。
步骤3：将第一夹具移动至步骤2加工好的气门盘锥面辅助定位面处，通过第一夹具完成对气门盘锥面定位，从而保证在气门加工过程中，气门盘锥面能够得到足够的刚度支撑。完成气门盘锥面定位后，将第二刀具移动至对应工作位，第二刀具对气门盘外圆和气门盘侧角进行加工，直至完成对气门盘外圆和气门盘侧角加工作业。
将第三刀具移动至对应工作位，第三刀具对气门盘端面进行加工，直至完成对气门盘端面加工作业。
在本步骤中，可以先通过第二刀具完成对气门盘外圆和气门盘侧角加工作业后再通过第三刀具完成对气门盘端面加工作业，也可以通过第三刀具完成对气门盘端面加工作业后再通过第二刀具完成对气门盘外圆和气门盘侧角加工作业。当然，还可以通过第二刀具对气门盘外圆、气门盘侧角加工作业的同时，通过第三刀具对气门盘端面加工作业。也即对气门盘外圆、气门盘侧角、气门盘端面三个位置的加工作业可以同时进行也可以按先后顺序进行。
本步骤中，第二夹具仍然远离气门而处于非工作状态。
经过本步骤后，即可获得加工完整的气门盘外圆。
步骤4：撤离第二刀具和第三刀具回至初始位置，同样的，也撤离第一夹具回至初始位置。将第二夹具移动至气门盘侧角，完成对气门盘侧角定位，从而起到对气门盘侧角刚度支撑。再次将第一刀具移动至对应工位，第一刀具对气门盘锥面进行第二次加工，以及加工气门颈部和气门颈部上的排污槽，直至完成对气门盘锥面、气门颈部和气门颈部排污槽加工作业。经过第二次加工后，气门盘锥面即可加工完成。
经过本步骤后，即完成对气门头部所有部位加工，完成气门头部加工后，撤离所有刀具和夹具，并停止回转卡盘夹具，然后将气门取下，即完成一个气门部件的气门头部加工。
在实际使用时，可以在所述加工车床上安装回转刀盘，将第一刀具、第二刀具、第三刀具安装在回转刀盘上，当需要使用某一刀具时，只需要将对应刀具转动即可。
通过以上步骤，可以在一个加工车床上完成气门头部加工，也即可以在一个工序上完成加工，在此加工过程中，不需要进行上下料和转移。从而将现有的多个工序合成同一个工序中的若干步骤，大大减少上下料操作和转移运输时间，同时也可以有效减少操作人员。同时，减少了多次定位带来的误差，提高加工精度，从而提高整个生产效率和加工质量。
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 (2)
1.一种发动机气门头部多定位复合加工方法，其特征在于，应用于加工车床，包括以下步骤：
步骤1：对气门杆端部主定位和对气门杆部夹紧，从而限制包括y和z方向的位移、转动以及x方向的位移的五个自由度方向活动，仅允许气门在x轴自由度方向转动；
步骤2：将气门在x轴自由度方向旋转，在气门旋转过程中，对气门盘锥面进行第一次加工，以获得气门盘锥面辅助定位面；
步骤3：通过气门盘锥面辅助定位面完成对气门盘锥面定位，然后对气门盘外圆、气门盘侧角和气门盘端面进行加工，直至完成对气门盘外圆、气门盘侧角和气门盘端面加工；
步骤4：对气门盘侧角进行定位，以完成对气门盘侧角定位，然后对气门盘锥面进行第二次加工，以及加工气门颈部、气门颈部排污槽，从而完成对气门盘锥面、气门颈部和气门颈部排污槽加工作业，进而完成气门头部所有部位加工，
所述对气门杆端部主定位和对气门杆部夹紧通过回转卡盘夹具实现：
将待加工气门的气门杆部插入回转卡盘夹具中并通过回转卡盘夹具将气门杆部夹紧，完成对气门杆端部主定位和对气门杆部夹紧，所述回转卡盘夹具集成在所述加工车床上，
所述步骤2和步骤4中，还包括第一刀具，第一刀具用于对气门盘锥面进行所述第一次加工和第二次加工、以及气门颈部和气门颈部排污槽加工，第一刀具集成在所述加工车床上，
所述步骤3中，还包括第二刀具和第三刀具，第二刀具用于所述对气门盘外圆、气门盘侧角进行加工，第三刀具用于所述对气门盘端面进行加工，第二刀具、第三刀具和第一刀具均集成在所述加工车床上，
所述步骤1-步骤4中，还包括第一夹具和第二夹具，第一夹具和第二夹具均集成在所述加工车床上，
在步骤1和步骤2中，第一夹具和第二夹具远离气门而处于非工作状态，
在步骤3中，第一夹具移动至步骤2中已加工好的气门盘锥面辅助定位面处，通过第一夹具完成对气门盘锥面定位，第二夹具仍然远离气门而处于非工作状态，
在步骤4中，第一夹具撤离而处于非工作状态，第二夹具移动至气门盘侧角，完成对气门盘侧角定位。
2.根据权利要求1所述的发动机气门头部多定位复合加工方法，其特征在于，所述步骤3中，对气门盘外圆、气门盘侧角和气门盘端面同时进行加工，或按照先后顺序依次进行加工。
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