柴油机气缸盖阀座孔导管孔的加工装置、使用及加工方法与流程

1.本发明属于机械加工技术领域，涉及一种柴油机气缸盖阀座孔和导管孔的加工装置，还涉及柴油机气缸盖阀座孔和导管孔的加工装置的使用方法，还涉及一种柴油机气缸盖阀座孔和导管孔的加工方法。


背景技术：

2.气缸盖是柴油机的关键零部件，阀座孔和导管孔作为气缸盖上的关键部位，其设计精度高。特别是阀座孔相对于导管孔的同轴度是一个关重特性指标。若不能达到设计要求，则会直接影响到气缸盖阀座和导管的装配精度和使用寿命。
3.根据气缸盖结构特点阀座孔直径约为导管孔直径的3倍，阀座孔和导管孔轴向间距较大，且导管孔属于深长孔。传统的加工方法是：
4.1)分别使用粗镗刀和精镗刀对阀座孔完成粗加工和精加工；
5.2)使用钻头和粗镗刀对导管孔分别进行预钻和粗镗；
6.3)使用铰刀完成导管孔的精加工。
7.上述加工方法中存在的缺点是：
8.1)阀座孔和导管孔的镗孔加工是由两把镗刀分别完成的。加工过程中两把镗刀在换刀后，机床主轴需要重复定位，因此两把镗刀定位的同心度容易受到机床重复定位精度的影响。
9.2)加工阀座孔和导管孔的两把镗刀在安装后，其刀柄与机床主轴的配合精度存在差异，导致两把镗刀与机床主轴安装后的同心度存在一定误差。
10.综合以上两点因素传统的加工方法阀座孔和导管孔的同轴度仅可达到0.04mm-0.05mm之间，不能达到同轴度0.02mm的要求。
11.传统的阀座孔和导管孔的加工工装，其主体结构通常采用普通钢板焊接成型，存在稳定性低，易变形，抗震性差的缺点。难以保证长期大批量生产时的加工精度稳定性。


技术实现要素：

12.本发明的目的是提供一种柴油机气缸盖阀座孔和导管孔的加工装置，稳定性高，有效提高了阀座孔和导管孔的加工精度。
13.本发明的目的是提供柴油机气缸盖阀座孔和导管孔的加工装置的使用方法，用于稳定固定气缸盖，保证加工精度。
14.本发明的目的是提供一种柴油机气缸盖阀座孔和导管孔的加工方法，解决了气缸盖阀座孔和导管孔同轴度0.02mm的形位公差保证难题。
15.本发明所采用的第一种技术方案是，一种柴油机气缸盖阀座孔和导管孔的加工装置，固定在机床工作台上，包括弯板和四个双头螺柱，弯板板面上设置有两个气缸盖定位销，气缸盖定位销均设置有中心通孔，两个双头螺柱分别穿过两个气缸盖定位销的中心通孔后固定，另外两个双头螺柱直接固定在弯板板面，四个双头螺柱分布在矩形四角，两个气
缸盖定位销位于矩形对角，四个双头螺柱远离弯板板面一端均设置有螺母，靠近每个双头螺柱的位置板面上均设置有垫块。
16.本发明第一种技术方案的特点还在于，
17.弯板为整体铸造成型，弯板底部横向弯折形成l形弯板，弯板底部底面设置有键槽，键槽内通过螺钉固定有定位键，定位键与机床工作台t形槽为间隙配合。
18.弯板底部底面设置有工装定位销，工装定位销与机床工作台中心孔间隙配合。
19.两个气缸盖定位销分别为圆柱销和菱形销，圆柱销和菱形销均一端过盈配合固定于弯板的竖直部分内侧板面，双头螺柱和垫块也均设置于弯板的竖直部分内侧板面。
20.弯板材料为ht300。
21.本发明所采用的第二种技术方案是，柴油机气缸盖阀座孔和导管孔的加工装置的使用方法，为本发明柴油机气缸盖阀座孔和导管孔的加工装置固定气缸盖的方法，具体按照以下步骤实施：
22.步骤1、通过定位键和工装定位销将弯板定位在机床工作台上，并通过多个紧固螺钉将弯板1固定；
23.步骤2、找正四个垫块，四个垫块形成的平面满足与机床工作台、机床主轴的垂直度小于等于0.02mm；
24.步骤3、将气缸盖套在四根双头螺柱上，使四根双头螺柱穿过气缸盖，利用一面两销的定位原则，使气缸盖罩壳面紧密贴合在垫块上，再通过圆柱销3和菱形销4对气缸盖定位，最后使用螺母7压紧气缸盖；
25.步骤4、找正气缸盖爆炸面，该面满足与机床工作台、机床主轴的垂直度小于等于0.02mm，找正爆炸面外圆，确定气缸盖x和y向的中心，找正精度小于等于0.02mm，至此，气缸盖的固定完成，后续对气缸盖进行阀座孔和导管孔加工。
26.本发明所采用的第三种技术方案是，一种柴油机气缸盖阀座孔和导管孔的加工方法，在使用本发明的加工装置按照本发明的使用方法固定气缸盖后进行加工，具体按照以下步骤实施：
27.步骤1、使用粗镗刀对阀座孔进行粗镗加工，粗镗后留精镗余量；
28.步骤2、使用钻头和粗镗刀对导管孔依次进行预钻和粗镗，粗镗后留精镗余量；
29.步骤3、使用复合减震精镗刀一次完成阀座孔和导管孔的精镗，阀座孔加工至图纸要求尺寸，导管孔留精铰余量；
30.步骤4、使用精铰刀对导管孔进行精铰，使导管孔的尺寸和粗糙度达到加工要求。
31.本发明第三种技术方案的特点还在于，
32.步骤1阀座孔粗镗后单边留0.2mm-0.3mm精镗余量，步骤2导管孔粗镗后单边留0.3mm-0.4mm精镗余量，步骤3导管孔精镗后单边留0.1mm-0.15mm的精铰余量。
33.复合减震精镗刀在镗杆上沿其轴向方向设置有阀座孔精镗刀片和导管孔精镗刀片，所述阀座孔精镗刀片和导管孔精镗刀片的同轴度小于0.005mm。
34.复合减震精镗刀阀座孔精镗刀片至导管孔精镗刀片的轴向距离大于气缸盖爆炸面至导管孔终止面的距离。
35.本发明的有益效果是：
36.本发明一种柴油机气缸盖阀座孔和导管孔的加工装置，结构简单、强度高、使用便
捷、加工效率高。尤其是工装的主体弯板采用灰铁材质整体铸造成型，相对于使用普通钢板焊接成型的工装，具有稳定性高，不易变形、抗震性强的优点，适合加工精度要求高并长期大批量生产。
37.本发明柴油机气缸盖阀座孔和导管孔的加工装置的使用方法，为本发明柴油机气缸盖阀座孔和导管孔的加工装置固定气缸盖的方法，操作简单，保证了气缸盖在加工过程中的稳定性，对于阀座孔和导管孔的加工精度有着重要意义。
38.本发明一种柴油机气缸盖阀座孔和导管孔的加工方法，解决了阀座孔和导管孔同轴度0.02mm的形位公差保证难题；通过使用复合减震精镗刀同时完成阀座孔和导管孔的精镗加工，有效的消除了阀座孔和导管孔使用两把刀具分别镗孔时，换刀过程机床的重复定位精度误差，以及两把刀具与机床主轴的定位精度误差对加工阀座孔和导管孔同轴度的影响。
附图说明
39.图1是本发明一种柴油机气缸盖阀座孔和导管孔的加工装置的结构示意图；
40.图2是图1的左视图；
41.图3是本发明一种柴油机气缸盖阀座孔和导管孔的加工装置中气缸盖爆炸面的俯视图；
42.图4是本发明一种柴油机气缸盖阀座孔和导管孔的加工装置中阀座孔和导管孔的剖视图；
43.图5是本发明一种柴油机气缸盖阀座孔和导管孔的加工装置中复合减震精镗刀的示意图。
44.图中，1.弯板，2.垫块，3.圆柱销，4.菱形销，5.定位键，6.双头螺柱，7.螺母，8.工装定位销，9.气缸盖，10.气缸盖罩壳面，11.气缸盖爆炸面，12.爆炸面外圆，13.导管孔终止面，14.阀座孔，15.导管孔，16.复合减震精镗刀，17.阀座孔精镗刀片，18.导管孔精镗刀片。
具体实施方式
45.下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
46.本发明一种柴油机气缸盖阀座孔和导管孔的加工装置，固定在机床工作台上，如图1-2所示，包括弯板1和四个双头螺柱6，弯板1为整体铸造成型，材料为ht300，弯板1底部横向弯折形成l形弯板，弯板1底部底面设置有键槽，键槽内通过螺钉固定有定位键5，定位键5与机床工作台t形槽为间隙配合，弯板1底部底面设置有工装定位销8，工装定位销8与机床工作台中心孔间隙配合，定位键5和工装定位销8限制工装自由度。
47.弯板1板面上设置有圆柱销3和菱形销4，圆柱销3和菱形销4均一端过盈配合固定于弯板1的竖直部分内侧板面(即内侧正面)，用于限制零件的移动和旋转自由度，圆柱销3和菱形销4均设置有中心通孔，两个双头螺柱6分别穿过圆柱销3和菱形销4的中心通孔后固定，另外两个双头螺柱6直接固定在弯板1板面，四个双头螺柱6分布在矩形四角，圆柱销3和菱形销4位于矩形对角，四个双头螺柱6远离弯板1板面一端均设置有螺母7，靠近每个双头螺柱6的位置板面上均通过螺钉固定有垫块2，双头螺柱6和垫块2也均设置于弯板1的竖直部分内侧板面。
48.实施例1
49.本实施例提供柴油机气缸盖阀座孔和导管孔的加工装置的使用方法，为本发明柴油机气缸盖阀座孔和导管孔的加工装置固定气缸盖9的方法，具体按照以下步骤实施：
50.步骤1、通过定位键5和工装定位销8将弯板1定位在机床工作台上，并通过多个紧固螺钉将弯板1固定；
51.步骤2、找正四个垫块2，四个垫块2形成的平面满足与机床工作台、机床主轴的垂直度等于0.02mm，可通过对四个垫块2定位面的铣削加工使其达到要求；
52.步骤3、将气缸盖9套在四根双头螺柱6上，使四根双头螺柱6穿过气缸盖9，利用一面两销的定位原则，使气缸盖罩壳面10紧密贴合在垫块2上，再通过圆柱销3和菱形销4对气缸盖9定位，最后使用螺母7压紧气缸盖9；
53.步骤4、找正气缸盖爆炸面11，气缸盖爆炸面11俯视图如图3所示，该面满足与机床工作台、机床主轴的垂直度等于0.02mm，找正爆炸面外圆12，确定气缸盖9x和y向的中心，找正精度等于0.02mm，至此，气缸盖9的固定完成，后续对气缸盖9进行阀座孔14和导管孔15加工。
54.本实施例还提供一种柴油机气缸盖阀座孔和导管孔的加工方法，在使用本发明的加工装置按照本发明的使用方法固定气缸盖9后进行加工，具体按照以下步骤实施：
55.步骤1、使用粗镗刀对阀座孔14进行粗镗加工，阀座孔14粗镗后单边留0.2mm精镗余量；
56.步骤2、使用钻头和粗镗刀对导管孔15依次进行预钻和粗镗，导管孔15粗镗后单边留0.3mm精镗余量；
57.步骤3、使用复合减震精镗刀16一次完成阀座孔和导管孔的精镗，阀座孔14加工至图纸要求尺寸，导管孔15精镗后单边留0.1mm的精铰余量；
58.步骤4、使用精铰刀对导管孔进行精铰，使导管孔15的尺寸和粗糙度达到加工要求。
59.于阀座孔14和导管孔15的剖视图如图4所示，由于阀座孔14的直径d1约为导管孔15的直径d2的3倍，在加工过程中不可采用相同的加工参数完成阀座孔14和导管孔15的加工，因此本实施例中的复合减震精镗刀16(如图5所示)的结构应满足以下要求：
60.1)刀具加工范围
61.阀座孔精镗刀片17和导管孔精镗刀片18可调节加工范围，其调节范围应满足阀座孔14直径d1
±
0.25mm，导管孔15直径d2
±
0.25mm。
62.2)刀具同轴度
63.复合减震精镗刀16在镗杆上沿其轴向方向设置有阀座孔精镗刀片17和导管孔精镗刀片18，应保证阀座孔精镗刀片17和导管孔精镗刀片18的同轴度小于0.005mm，本实施例中阀座孔精镗刀片17和导管孔精镗刀片18的同轴度为0.004mm。
64.3)刀具长度
65.复合减震精镗刀16阀座孔精镗刀片17至导管孔精镗刀片18的轴向距离大于气缸盖爆炸面11至导管孔终止面的距离，以此保证导管孔精镗刀片18完成导管孔15的加工后，阀座孔精镗刀片17开始进行阀座孔14的加工。
66.实施例2
67.本实施例提供柴油机气缸盖阀座孔和导管孔的加工装置的使用方法，为本发明柴油机气缸盖阀座孔和导管孔的加工装置固定气缸盖9的方法，具体按照以下步骤实施：
68.步骤1、通过定位键5和工装定位销8将弯板1定位在机床工作台上，并通过多个紧固螺钉将弯板1固定；
69.步骤2、找正四个垫块2，四个垫块2形成的平面满足与机床工作台、机床主轴的垂直度为0.01mm；
70.步骤3、将气缸盖9套在四根双头螺柱6上，使四根双头螺柱6穿过气缸盖9，利用一面两销的定位原则，使气缸盖罩壳面10紧密贴合在垫块2上，再通过圆柱销3和菱形销4对气缸盖9定位，最后使用螺母7压紧气缸盖9；
71.步骤4、找正气缸盖爆炸面11，该面满足与机床工作台、机床主轴的垂直度为0.01mm，找正爆炸面外圆12，确定气缸盖9x和y向的中心，找正精度为0.01mm，至此，气缸盖9的固定完成，后续对气缸盖9进行阀座孔和导管孔加工。
72.本实施例还提供一种柴油机气缸盖阀座孔和导管孔的加工方法，在使用本发明的加工装置按照本发明的使用方法固定气缸盖9后进行加工，具体按照以下步骤实施：
73.步骤1、使用粗镗刀对阀座孔14进行粗镗加工，阀座孔14粗镗后单边留0.2mm-0.3mm精镗余量；
74.步骤2、使用钻头和粗镗刀对导管孔15依次进行预钻和粗镗，导管孔15粗镗后单边留0.4mm精镗余量；
75.步骤3、使用复合减震精镗刀16一次完成阀座孔和导管孔的精镗，阀座孔14加工至图纸要求尺寸，导管孔15精镗后单边留0.15mm的精铰余量；
76.步骤4、使用精铰刀对导管孔15进行精铰，使导管孔15的尺寸和粗糙度达到加工要求。
77.复合减震精镗刀16在镗杆上沿其轴向方向设置有阀座孔精镗刀片17和导管孔精镗刀片18，阀座孔精镗刀片17和导管孔精镗刀片18的同轴度为0.002mm，复合减震精镗刀16阀座孔精镗刀片17至导管孔精镗刀片18的轴向距离大于气缸盖爆炸面11至导管孔终止面13的距离。
78.实施例3
79.本实施例提供柴油机气缸盖阀座孔和导管孔的加工装置的使用方法，为本发明柴油机气缸盖阀座孔和导管孔的加工装置固定气缸盖9的方法，具体按照以下步骤实施：
80.步骤1、通过定位键5和工装定位销8将弯板1定位在机床工作台上，并通过多个紧固螺钉将弯板1固定；
81.步骤2、找正四个垫块2，四个垫块2形成的平面满足与机床工作台、机床主轴的垂直度为0.15mm；
82.步骤3、将气缸盖9套在四根双头螺柱6上，使四根双头螺柱6穿过气缸盖9，利用一面两销的定位原则，使气缸盖罩壳面10紧密贴合在垫块2上，再通过圆柱销3和菱形销4对气缸盖9定位，最后使用螺母7压紧气缸盖9；
83.步骤4、找正气缸盖爆炸面11，该面满足与机床工作台、机床主轴的垂直度为0.15mm，找正爆炸面外圆12，确定气缸盖9x和y向的中心，找正精度为0.15mm，至此，气缸盖9的固定完成，后续对气缸盖9进行阀座孔和导管孔加工。
84.本实施例还提供一种柴油机气缸盖阀座孔和导管孔的加工方法，在使用本发明的加工装置按照本发明的使用方法固定气缸盖9后进行加工，具体按照以下步骤实施：
85.步骤1、使用粗镗刀对阀座孔14进行粗镗加工，阀座孔14粗镗后单边留0.25mm精镗余量；
86.步骤2、使用钻头和粗镗刀对导管孔15依次进行预钻和粗镗，导管孔15粗镗后单边留0.35mm精镗余量；
87.步骤3、使用复合减震精镗刀一次完成阀座孔14和导管孔15的精镗，阀座孔14加工至图纸要求尺寸，导管孔15精镗后单边留0.12mm的精铰余量；
88.步骤4、使用精铰刀对导管孔15进行精铰，使导管孔15的尺寸和粗糙度达到加工要求。
89.复合减震精镗刀16在镗杆上沿其轴向方向设置有阀座孔精镗刀片17和导管孔精镗刀片18，阀座孔精镗刀片17和导管孔精镗刀片18的同轴度为0.001mm，复合减震精镗刀16阀座孔精镗刀片17至导管孔精镗刀片18的轴向距离大于气缸盖爆炸面11至导管孔终止面13的距离。