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缸蓋是內(nèi)燃機(jī)的重要部件悴势，它的加工精度直接影響到發(fā)動(dòng)機(jī)的工作性能蹭劈。發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)酿傍，由于可燃?xì)怏w是在缸蓋燃燒室壓縮后進(jìn)行點(diǎn)燃炉媒，致使氣門(mén)閥座承受很高的熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷踪区。這既要求閥座有很高的耐磨性，還要有很好的密封性吊骤。如果閥桿工作時(shí)中心發(fā)生偏移除了會(huì)導(dǎo)致有害的熱傳導(dǎo)和閥桿及導(dǎo)管孔的很快磨損外缎岗，還會(huì)造成耗油量的增加。因此白粉，對(duì)氣門(mén)閥座和導(dǎo)管孔的加工精度提出了很高的要求传泊，特別是對(duì)氣門(mén)閥座工作錐面與導(dǎo)管孔的相互間的同軸度規(guī)定了很?chē)?yán)的公差。
對(duì)于汽油發(fā)動(dòng)機(jī)蜗元，同軸度允差規(guī)定為0.015-0.025mm或渤，而對(duì)于柴油機(jī)則僅為0.01-0.015mm（在燃燒室中系冗，柴油可燃?xì)怏w的壓縮比要比汽油大2-2.5倍）奕扣。在大批量生產(chǎn)中，要穩(wěn)定的保持這樣的公差掌敬，除需要優(yōu)化加工工藝外惯豆，定位基準(zhǔn)的選擇，專(zhuān)用刀具和精鏜頭的合理結(jié)構(gòu)及其精度均具有重要的意義犀刀。
氣門(mén)閥座和導(dǎo)管孔的加工是缸蓋加工的關(guān)鍵技術(shù)葬籽。長(zhǎng)期以來(lái)，國(guó)內(nèi)外許多組合機(jī)床和刀具制造廠饮茬，如大連組合機(jī)床研究所努示、Ex-Cell-O、Alfing拉狸、Grob盾峭、Hüler Hille、Ernst Krause & Co等機(jī)床廠和Komet稿纺、Plansee甫碉、Beck碗履、Mapal等刀具廠都十分重視這類(lèi)技術(shù)設(shè)備及專(zhuān)用刀具的開(kāi)發(fā)。近幾年來(lái)蝗质，特別是在專(zhuān)用刀具開(kāi)發(fā)方面取得了長(zhǎng)足進(jìn)步勾萌，這對(duì)提高加工精度、刀具耐用度和加工效率起著積極作用沈机。
氣門(mén)閥座和導(dǎo)管孔的底孔加工
圖1：裝有硬質(zhì)合金樘桿的專(zhuān)用刀具
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圖2：精樘氣門(mén)閥座和導(dǎo)管孔（左）仙蛉，精加工氣門(mén)閥座工作錐面和導(dǎo)管孔（右） |
氣門(mén)閥座和導(dǎo)管孔的底孔精度是直接影響氣門(mén)閥座和導(dǎo)管孔終加工精度的重要因素。因?yàn)榈卓椎耐S度誤差（一般應(yīng)低于0.02-0.05mm）會(huì)造成氣門(mén)閥座和導(dǎo)管孔精加工余量的分配不均碱蒙，從而影響到終加工精度捅儒。
為保證閥座和導(dǎo)管孔底孔的同軸度公差，許多廠家采用專(zhuān)用復(fù)合刀具振亮，并分鉆擴(kuò)巧还、半精鏜、和精鏜三道工序進(jìn)行加工坊秸。在精鏜時(shí)麸祷，為增強(qiáng)細(xì)長(zhǎng)鏜桿的剛性，大多數(shù)采用硬質(zhì)合金鏜桿（圖1）褒搔，但也有采用背導(dǎo)向支承的方式（圖2）阶牍。由于硬質(zhì)合金的彈性模數(shù)（E＝500000N/mm2-630000N/mm2）比鋼（E＝200000N/mm2）約大3倍，因此星瘾，選用硬質(zhì)合金制作的鏜桿可獲得較好的剛性（R＝3EI/L3）走孽。采用背導(dǎo)向支承方式，同樣也可增強(qiáng)鏜桿的剛性琳状，但為確保支承效果伶葵，背導(dǎo)向的支承導(dǎo)套與鏜桿中心應(yīng)保持足夠高的同軸度，在結(jié)構(gòu)上也比較復(fù)雜菜册。
缸蓋的定位
精加工氣門(mén)閥座工作錐面和導(dǎo)管孔時(shí)蕴续，多數(shù)是以與缸體的接合面和該平面上的兩個(gè)定位銷(xiāo)孔進(jìn)行定位。這種曾被普遍應(yīng)用的一面二銷(xiāo)的定位方式蓄棘，由于夾具定位銷(xiāo)與閥座贰宰、導(dǎo)管孔之間的位置誤差以及相鄰閥座（和相鄰導(dǎo)管孔）之間的位置誤差均會(huì)造成加工余量的偏移，在最終精加工時(shí)褥欺，導(dǎo)致剛性差的鉸刀也隨之產(chǎn)生加工偏移芍迫，所以采用這種定位方式并非總能達(dá)到規(guī)定的精度。
因此盔鬼，為確保加工精度哪趟，必須要減少定位誤差以提高加工余量的均勻性，否則閥座和導(dǎo)管孔應(yīng)分兩次加工才是比較合理的。
缸蓋采用平面和導(dǎo)管孔外圓進(jìn)行定位娱畔，可以顯著減少上述的定位誤差（圖2右）览讳。采用這種定位方式，夾具的定位導(dǎo)套與機(jī)床主軸應(yīng)保持很?chē)?yán)的同軸度部凑，以確保加工余量的均布露乏。這樣，閥座和導(dǎo)管孔只需進(jìn)行一次性加工就能達(dá)到規(guī)定的公差涂邀。但是瘟仿，缺點(diǎn)是在一個(gè)工位上只能加工一個(gè)閥座及導(dǎo)管孔。與采用一面兩銷(xiāo)定位方式相比比勉，生產(chǎn)率要低一些劳较，也就是，在保持同樣生產(chǎn)率的情況下浩聋，需要增加一定數(shù)量的加工工位观蜗，從而增加了生產(chǎn)線的長(zhǎng)度。
加工氣門(mén)閥座和導(dǎo)管孔的專(zhuān)用刀具
圖3：氣門(mén)閥工作錐面的加工
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圖4：加工氣門(mén)閥座和導(dǎo)管孔專(zhuān)用的刀具 |
采用一把專(zhuān)用刀具同時(shí)加工氣門(mén)閥座和導(dǎo)管孔有利于提高同軸度衣洁。加工閥座的工作錐面墓捻，一般是采用锪削和車(chē)削兩種成型工藝。锪削的刀刃傾斜角要與氣門(mén)閥座工作錐面的半錐角相等坊夫。加工時(shí)砖第，由于閥座是淬硬材料（HRC50-58），刀刃的磨損較快蛾藐，而這種刀刃磨損的輪廓會(huì)復(fù)制在密封錐面上瘤希，從而影響到閥座工作時(shí)的密封性。但其優(yōu)點(diǎn)是刀具的結(jié)構(gòu)和刀具切削運(yùn)動(dòng)的控制較為簡(jiǎn)單保懈，加工效率也較高答艘。
采用車(chē)削工藝加工閥座工作錐面可避免锪削時(shí)出現(xiàn)的缺陷。加工閥座時(shí)璃帘，一般需要加工閥座的端面婉错，75°錐面和45°的工作錐面驳蒙。前兩個(gè)面的加工是為了獲得一個(gè)寬度恒定的工作錐面熬魄。圖4是加工閥座和導(dǎo)管孔的專(zhuān)用刀具，在專(zhuān)用刀具上傾斜布置的滑板刀架用于車(chē)削閥座的工作錐面组缎，附加固定安裝的三把刀具則用來(lái)加工閥座的端面滔壳、45°和75°錐面。由裝在專(zhuān)用刀具端面處的導(dǎo)向套對(duì)加工導(dǎo)管孔的鉸刀進(jìn)行導(dǎo)向朴轰。為保證導(dǎo)向套與機(jī)床主軸的同軸度武填，在導(dǎo)向套裝入刀體后可以再對(duì)導(dǎo)向套進(jìn)行磨削，以消除構(gòu)件的制造誤差和裝配誤差。專(zhuān)用刀具刀體的導(dǎo)軌是精確按閥座工作錐面的角度制造的益涧，所以可保證工作錐面的加工精度和重復(fù)精度锈锤。
加工開(kāi)始前，分別推動(dòng)滑板和鉸刀運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)推桿位于起始位置闲询，以便使車(chē)刀和鉸刀都處在加工的初始位置（鉸刀僅伸出導(dǎo)向套幾毫米）久免。加工開(kāi)始時(shí)，固定安裝的刀具首先锪閥座和端面（刀刃Ⅱ）和倒棱（刀刃Ⅲ和Ⅳ）（圖3）扭弧。接著這些刀具后退約0.2mm阎姥，使刀刃Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ脫離加工面鸽捻，并使裝在傾斜滑板上的車(chē)刀處于待加工位置呼巴，此時(shí)通過(guò)推動(dòng)外層推桿使滑板實(shí)現(xiàn)進(jìn)給，對(duì)閥座工作錐面進(jìn)行精車(chē)御蒲。加工完后在滑板移到終點(diǎn)位置時(shí)衣赶，按鉸削速度調(diào)整專(zhuān)用刀具的轉(zhuǎn)速，內(nèi)推桿推動(dòng)鉸刀實(shí)現(xiàn)導(dǎo)管孔的鉸削加工厚满。當(dāng)鉸削結(jié)束后屑埋，內(nèi)推桿退回并使刀具退到起始位置。
如果采用CBN刀具車(chē)削閥座工作錐面時(shí)凭坪，由于要采用很高的轉(zhuǎn)速（2000r/min-3600r/min）肤俱，加工時(shí)產(chǎn)生的離心力會(huì)影響到加工精度，因此连谁，對(duì)于這種專(zhuān)用刀具應(yīng)采用平衡滑板绸搞。
隨著高速加工中心進(jìn)入汽車(chē)生產(chǎn)領(lǐng)域，越來(lái)越多的缸蓋已轉(zhuǎn)向采用加工中心來(lái)進(jìn)行加工醋皂。由于加工中心難于在主軸后端設(shè)置推動(dòng)鉸刀實(shí)現(xiàn)進(jìn)給的油缸亭结，故只能尋求別的辦法。Mapal和Beck公司已開(kāi)發(fā)出利用離心力控制的適合于加工中心使用的專(zhuān)用刀具（圖5）辖芍。這種刀具在加工閥座和導(dǎo)管孔時(shí)臀嘱，刀具先是以1000r/min的轉(zhuǎn)速锪削閥座錐面，加工完畢后所硅，刀具后退約0.2mm嘴父，接著刀具轉(zhuǎn)速提高到5000r/min，此時(shí)活塞依靠所產(chǎn)生的離心力而徑向外移营稼，擠壓油腔中的油企悦，并借助于閥門(mén)的控制以恒定的進(jìn)給速度推動(dòng)鉸刀對(duì)導(dǎo)管孔進(jìn)行加工。當(dāng)導(dǎo)管孔加工完畢后宏赘，專(zhuān)用刀具的轉(zhuǎn)速再降至1000r/min绒北，鉸刀自動(dòng)退回到起始位置黎侈。
鉸刀
圖5：利用離心力推動(dòng)鉸削進(jìn)給的專(zhuān)用刀具
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圖6：氣門(mén)閥座和導(dǎo)管孔的綜合精度測(cè)量 |
用于終加工導(dǎo)管孔的刀具既有采用單刃鉸刀，也有采用多刃鉸刀的闷游。由于單刃鉸刀在鉸削過(guò)程中是依靠布置在刀體上的兩根導(dǎo)向條來(lái)導(dǎo)向和支承切削力峻汉，因此，它對(duì)加工余量的不均勻敏感程度較低脐往，這有利于提高氣門(mén)閥座工作錐面與導(dǎo)管孔加工的同軸度俱济。
而采用多刃鉸刀，由于可采用較高的進(jìn)給速度钙勃，導(dǎo)管孔的加工時(shí)間一般可比單刃約縮短75％蛛碌，但這種鉸刀對(duì)不均勻的加工余量比較敏感，會(huì)影響到閥座工作錐面與導(dǎo)管孔加工的同軸度辖源。目前蔚携，從組合機(jī)床自動(dòng)線上的加工技術(shù)水平出發(fā)，采用單刃鉸刀有利于確保加工精度克饶。
主軸部件
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)那辰，氣門(mén)閥座和導(dǎo)管孔的加工精度在較大程度上與主軸部件的剛性和精度有關(guān)。所以玲侧，主軸部件的徑向跳動(dòng)應(yīng)低于2mm绑燃，端面跳動(dòng)不大于1.5mm。這些偏差的大小直接決定閥座工作錐面的加工圓度符破，也就影響到閥座工作時(shí)的密封性出毁。
主軸部件多數(shù)采用三聯(lián)（或雙聯(lián)）角接觸球軸承為前軸承，采用雙聯(lián)角接觸球軸承為后軸承瞭阔，軸承的精度等級(jí)一般采用P4管剂。
氣門(mén)閥座和導(dǎo)管孔加工精度的自動(dòng)檢測(cè)
在自動(dòng)線上為對(duì)缸蓋的加工質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控，通常在精加工工位后面設(shè)置測(cè)量工位撵靴。圖6所示是缸蓋氣門(mén)閥座和導(dǎo)管孔綜合精度的自動(dòng)測(cè)量裝置崇槽。該裝置采用四個(gè)氣動(dòng)測(cè)量頭同時(shí)對(duì)四個(gè)閥座和導(dǎo)管孔進(jìn)行測(cè)量。在測(cè)量閥座工作錐面的測(cè)量頭上設(shè)有隙縫寬度約為50mm的環(huán)形噴嘴招砌，測(cè)量導(dǎo)管孔的心棒同樣設(shè)有測(cè)量噴嘴秆廉。當(dāng)該心棒低速引入導(dǎo)管孔時(shí)，對(duì)閥座工作錐面自動(dòng)定心和找正粉私，這是通過(guò)專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的滾動(dòng)軸承來(lái)實(shí)現(xiàn)的顽腾。并借助于彈簧給測(cè)量閥座工作錐面圓度的測(cè)量頭施加一定的貼合力，使測(cè)量頭靠在工作錐面上毡鉴。當(dāng)接通壓縮空氣進(jìn)行測(cè)量時(shí)崔泵，就可以通過(guò)從環(huán)形噴嘴中排出的氣體量來(lái)測(cè)定：
- 閥座工作錐面的圓度
- 導(dǎo)管孔的圓度
- 閥座工作錐面對(duì)導(dǎo)管孔的跳動(dòng)誤差
結(jié)束語(yǔ)
從對(duì)氣門(mén)閥座和導(dǎo)管孔多種加工技術(shù)的分析中，可以提出提高其加工精度的下列途徑：
- 為提高閥座工作錐面與導(dǎo)管孔的加工同軸度猪瞬，應(yīng)確保導(dǎo)管孔加工余量的均布憎瘸，這可以通過(guò)采用缸蓋接合面和導(dǎo)管外圓進(jìn)行定位的方法來(lái)達(dá)到。
- 閥座工作錐面采用車(chē)削工藝可避免锪削工藝出現(xiàn)的一些缺陷陈瘦。
- 終加工導(dǎo)管孔采用單刃鉸刀有利于克服加工余量偏移引起的加工誤差幌甘。
- 采用高速車(chē)削閥座工作錐面時(shí)，應(yīng)用裝有平衡滑板的專(zhuān)用刀具痊项。
- 主軸部件的軸向和徑向跳動(dòng)應(yīng)分別低于0.0015mm和0.002mm锅风。
隨著刀具材料和專(zhuān)用刀具的不斷發(fā)展和推廣應(yīng)用，特別是適合于加工中心用的專(zhuān)用刀具的不斷開(kāi)發(fā)和完善鞍泉，將進(jìn)一步提高氣門(mén)閥座和導(dǎo)管孔的加工精度皱埠、加工效率和加工柔性。
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