[发明专利]发动机气门盘锥面的超声波加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于对发动机气门盘锥面进行超声波加工的方法，属于气门加工技术领域。

背景技术

气门是发动机配气系统燃烧室的重要组成部分，是控制气体进出燃烧室的重要零件，其工作状况恶劣，常用材料有4Cr9Si2、4Cr10Si2Mo、5Cr21Mn9Ni4N（21-4N）等。气门是一种轴类零件，其一般结构如图1所示，包括杆部1、盘部2、盘锥面3和圆弧面4，杆部1和盘部2之间通过盘锥面3和圆弧面4过渡。气门盘锥面3对发动机配气系统的密封性有决定性的影响，气门盘锥面3加工的好坏直接影响气门盘锥面3表面的质量和应力分布是否均匀，特别是对排气门来说，经燃烧后的高温高速废气经过排气门时，就会在排气门盘锥面处产生积碳，严重影响发动机配气系统的密封性和降低发动机的功率。

目前的气门加工工艺过程是：荒磨杆部1外圆-粗磨杆部1外圆-粗精车盘部2外圆-粗车盘部2端面-车盘锥面3-车磨圆弧面4-粗磨盘锥面3-精车盘部2端面-粗精磨杆部1端面-中磨杆部1外圆-半精磨杆部1外圆-半精磨盘锥面3-精磨盘锥面3-精磨杆部1外圆。盘锥面3处的加工是穿插在其它部位的加工中进行的，需要经过多次磨削，虽然能够使气门盘锥面3处达到设计要求，但不能进一步降低其表面粗糙度Ra值，不能进一步提高气门的闭合接触效果，容易造成气门封闭不严、跑气、积碳，降低发动机的功率和使用寿命。

发明内容

本发明针对现有气门盘锥面处的加工工艺存在的不能充分降低粗糙度Ra值、提高密封性的不足，提供一种过程简单、能够进一步降低表面粗糙度Ra值并使表面产生压应力的发动机气门盘锥面的超声波加工方法。

本发明的发动机气门盘锥面的超声波加工方法，包括以下步骤：

（1）对气门毛坯加工至精车盘部外圆、车磨圆弧面、精磨盘锥面和精磨杆部外圆，其中精车盘部外圆、车磨圆弧面和精磨杆部外圆工序都加工至设计要求，而精磨盘锥面工序至盘锥面表面粗糙度达到Ra0.4-Ra0.8，并与设计尺寸相比留有0.005mm～0.01mm的超声波加工余量；

（2）保持精磨盘锥面时的装夹方式不变，在磨床上安装超声波加工装置，对盘锥面进行超声波加工并达到设计尺寸；或者是将按步骤（1）加工完成的工件装夹到数控车床或普通车床上，在数控车床或普通车床上安装超声波加工装置，对盘锥面进行超声波加工并达到设计尺寸，在数控车床或普通车床上装夹时，是将盘部外圆一端装夹在卧式数控车床或普通车床的弹簧夹头上，并通过尾座反顶尖对杆部一端辅助支撑；超声波加工时的参数如下：       ①工件转速不大于1000转/分钟；

   ②超声波刀头的纵向进给速度为0.03～6.33mm/转,最佳取值为0.15 mm/转；

③超声波刀头对工件施加的压力为10～1000公斤，最佳取值为150公斤。

本发明在对气门盘锥面精磨后再进行超声波加工，可使盘锥面处的表面粗糙度提高一级以上，达到Ra0.2以下，与只采用单纯的磨削相比，加工的气门盘锥面处更光滑，并使表面产生压应力，不但使气门在使用过程中减少了积碳，排气更流畅，大大提高了气门与气门座圈的密封性，而且使气门的盘锥面各处的应力分布更加均匀，大大提高了盘锥面的疲劳强度，表面显微硬度提高20%～100%，大大增加气门的使用寿命和提高发动机整机的功率稳定性和使用寿命。

附图说明

图1是气门的结构示意图。

图中：1、杆部，2、盘部，3、盘锥面，4、圆弧面。

具体实施方式

本发明的气门圆弧面处的超声波加工方法，是在现有工艺中进行精磨盘锥面3以后，再增加一道对精磨盘锥面3后的超声波加工工序，包括以下步骤：    （1）先按现有的工艺，对气门毛坯加工至精车盘部外圆、车磨圆弧面、精磨盘锥面和精磨杆部外圆，即完成以下工序：荒磨杆部1外圆-粗磨杆部1外圆-粗精车盘部2外圆-粗车盘部2端面-车盘锥面3-车磨圆弧面4-粗磨盘锥面3-精车盘部2端面-粗精磨杆部1端面-中磨杆部1外圆-半精磨杆部1外圆-半精磨盘锥面3-精磨盘锥面3-精磨杆部1外圆。其中精车盘部外圆、车磨圆弧面和精磨杆部外圆工序都加工至设计要求。而精磨盘锥面3后，使盘锥面3的表面粗糙度达到Ra0.4-Ra0.8，并与设计尺寸相比上留0.005～0.01mm的超声波加工余量。