一种具有限定加工量的气门研磨机的制作方法

本发明涉及一种气门研磨机，特别涉及一种具有限定研磨量的气门研磨机。

背景技术：

在现代汽车制造中，汽车的发动机是最为核心的部件，而发动机的装配制造过程中，对气门及气门座的研磨也相当的重要。如果气门座研磨的不好，会导致气门的密封效果不好，最终导致漏气，从而影响发动机的工作。而目前对于发动机气门与气门座的研磨，国内一般都采用电动、手动、气动等类型的气门研磨机进行研磨，但都在研磨机工作时噪声大，研磨质量与效率低下，并且大多数的气门研磨机在对气门进行研磨时需要有经验的工人时刻守在机器旁而导致费时费力。此外，对气门座需要研磨量的控制还存在人为的误差等缺点。

目前市场上的气门研磨机大致分为两种， 一种是小型的便携式电动气门研磨机，这种研磨机功率小， 而且适用范围窄， 只能适用于一个气门的研磨， 另外一种是大型研磨机， 这种虽然能同时研磨多个气门， 但结构复杂， 不容易操作，同时故障发生率也较高，而且成本还比较高，不容易推广。

因此，需要一种能提高气门研磨效率和研磨质量以及减少人为误差，提高产能的研磨装置。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种具有限定加工量的气门研磨机，该研磨机能自动控制气门座的研磨量，在保证高研磨精度和生产效率的同时，减少对人力资源的使用，降低对气门座加工的成本，从而保证发动机的装配质量和满足大批量生产的需求。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种具有限定加工量的气门研磨机，其特征在于包括研磨装置，所述的研磨装置设置于可升降且水平放置的槽梁上，在槽梁的中部设有沿着槽梁左右滑动的齿条板，齿条板与研磨装置上的小齿轮配合，齿条板一端与设于机架上的曲柄导杆滑块机构连接，在机架上还设有限定研磨加工量的控制系统；所述的控制系统包括红外线发射接收装置、计数器、PLC、继电器以及电机，红外线发射接收装置分别与计数器的接口及PLC的接口相连接，PLC的信号通过继电器传递给电机，其中红外线发射接收装置的发射器和接收器分别安装于槽梁的侧壁上，所述的齿条板靠近端面处的侧面开有一小通孔，该小通孔与发射器和接收器高度一致，发射器和接收器的信号传递给计数器，计数器存储齿条板的往返运动次数，根据往返运动次数控制电机的运行状态，实现对研磨量的控制。

对上述结构作进一步限定，所述的槽梁两端置于两个竖直放置的升降杆上端，升降杆下端与凸轮配合，凸轮旋转带动升降杆上下运动，升降杆的中部设有可压缩的螺旋弹簧，螺旋弹簧的两端分别与槽梁和机架盖板接触。

对上述结构作进一步限定，所述的凸轮设于中间轴上，中间轴位于机架盖板内部，并且中间轴两端支撑于机架盖板，所述的中间轴与减速箱的第二输出轴之间通过齿轮传动。

对上述结构作进一步限定，所述的曲柄导杆滑块机构包括连杆和偏心轮，所述的偏心轮设于减速箱的第一输出轴，连杆一端与偏心轮的偏心孔铰接，连杆的另一端与齿条板的一端铰接。

对上述结构作进一步限定，所述的减速箱的输入轴与位于机架上的电机之间皮带传动。

对上述结构作进一步限定，所述的研磨装置包括柔性轴，柔性轴的中部为减震弹簧，在柔性轴的下端为铰接的研磨头，柔性轴的上端穿过槽梁及槽梁盖板并通过螺母固定，柔性轴的轴心与研磨头同轴心，在柔性轴中部设有与齿条板配合的小齿轮。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

（1）本发明通过在研磨机上增加曲柄导杆滑块机构和凸轮机构，并且两个机构相互配合，实现研磨装置上下运动、旋转运动，并结合控制系统对研磨量进行控制，从而使气门研磨均匀和保证气门座所需研磨的量，达到研磨效率且满足研磨质量的同时减少人力资源的使用来降低成本，可保证发动机的装配质量和大批量生产，降低对气门座研磨的成本；

（2）本发明中，在升降运动中增设螺旋弹簧，用以减轻研磨装置在研磨过程中对机体的冲击，充分利用下行过程中研磨装置的自身重量，增加研磨装置对气门座的研磨效果；

（3）本发明通过对研磨装置按一定的规律设定其运动，使气门在压紧、拍击气门座的同时，完成双向转动，实现气门研磨机的研磨功能。并且当气门对气门座进行拍击时，由于研磨装置的研磨头上下运动和速率不均的旋转运动，从而使气门研磨气门座时产生差动角，提高了研磨效率，增加了气门的密封性；

（4）本发明可以设置多个研磨装置共同运动，从而提高了加工效率。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中控制研磨头运动部分的结构示意图；

图3是控制系统的框架组成图；

图4是单个研磨头的运动示意图；

图5是两个个研磨头的运动示意图；

其中：1、电机，2、机架，3、减速箱，4、偏心轮，5、第一输出轴，6、输入轴，7、第二输出轴，8、连杆，9、中间轴，10、机架盖板，11、凸轮，12、滚轮，13、螺旋弹簧，14、升降杆，15、槽梁，16、槽梁盖板，17、导杆，18、柔性轴，19、齿条板，20、减震弹簧，21、滑块，22、研磨头，23、摆杆。

具体实施方式

根据附图1可知，本发明具体涉及一种具有限定加工量的气门研磨机，其结构主要由机架2、研磨装置、可升降的槽梁15、驱动研磨装置顺逆时针转动的曲柄导杆滑块机构以及和限定加工量的控制系统组成，其中研磨装置是对发动机气门进行再加工，研磨装置设置于可升降且水平放置的槽梁15上，在槽梁15的中部设有沿着槽梁15左右滑动的齿条板19，齿条板19与研磨装置上的小齿轮配合，齿条板19一端与设于机架2上的曲柄导杆滑块机构连接，在机架2上还设有限定研磨加工量的控制系统。

气门研磨机的工作原理是采用变频控制电机1，电机1通过皮带传动，再与蜗轮蜗杆减速箱连接，对整体研磨的速度进行改变，能达到合理的研磨速度。再通过与减速器第一、第二输出轴对应连接的曲柄导杆滑块机构和凸轮机构对外输出动力，使其同时完成各自的动作且协调和稳定地运行。当动力传达到研磨装置，使气门在压紧、拍击气门座的同时，完成双向转动，实现气门研磨机的研磨功能。具体是电机经减速器后，同时驱动曲柄导杆滑块机构和凸轮机构，曲柄导杆滑块机构带动齿条板19沿着梁15左右滑动，齿条板19带动研磨装置上的小齿轮旋转，实现研磨装置旋转，对发动机气门座进行研磨，凸轮机构实现槽梁15的升降运动，带动研磨装置上下运动，对发动机气门座进行上下拍击，这样从而使气门既能上下拍击气门座又能使气门在气门座上旋转，同时再通过控制系统来控制研磨装置对气门座的研磨量，保证研磨的均匀性，提高研磨质量和效率，节约人力资源成本和时间成本，促进批量化生产。

本发明的驱动装置包括电机1和减速箱3，其中减速箱3为涡轮蜗杆减速箱，减速箱3有一个输入轴6和两个输出轴，两个输出轴分别为第一输出轴5和第二输出轴7，其中第一输出轴5的轴端设有偏心轮4，偏心轮4的偏心孔与连杆8铰接，连杆8的另一端与齿条板19的一端铰接，偏心轮4的转动带动连杆8，实现齿条板19的左右滑动，这样连杆8、偏心轮4和齿条板19组成了曲柄导杆滑块机构。由于实际使用时，电机1和减速器3的位置低于研磨装置，为了实现连杆8与齿条板19之间方便连接，在槽梁15底部开有腰形孔，供连杆8穿过，并于齿条板19铰接，在连杆8的作用下，齿条板19沿着导向方向进行往复运动，由于曲柄导杆滑块机构带动齿条板19的往返运动具有急回特征，往返运动中速度不均匀，故使研磨装置顺逆时针转动的速率不均匀。

另外，由图2可以看到，减速箱3的第二输出轴7，利用齿轮传动，带动位于机架盖板10内部的中间轴9转动，中间轴9上设有凸轮11，升降杆14下端与凸轮11配合，凸轮11旋转带动升降杆14上下运动，槽梁15两端置于两个竖直放置的升降杆14上端，升降杆14的上下运动带动槽梁15上的研磨装置上下运动，在研磨装置下行运动的过程中，其自身的重力能增加研磨装置对气门座的研磨效果；在升降杆14的中部设有可压缩的螺旋弹簧13，螺旋弹簧13的两端分别与槽梁15和机架盖板10接触，用以减轻整个研磨装置对机体的冲击。

当研磨装置按一定的规律运动时，气门对气门座进行拍击时，由于研磨装置的研磨头22上下运动和速率不均的旋转运动，从而使气门研磨气门座时产生差动角，提高了研磨效率，增加了气门的密封性。

综上，本发明中的研磨装置的运动形式为顺逆时针转动、上下往复运动同时进行。顺逆时针转动是利用曲柄导杆滑块机构实现的，并且顺逆时针转动时速率不均匀；上下往复运动是利用凸轮来实现；差动是上述两个运动合成，从而使气门研磨气门座时产生差动角，提高了研磨效率，增加了气门的密封性。

本发明中的控制系统如附图3所示，其具体包括红外线发射接收装置、计数器、PLC和继电器，红外线发射接收装置分别与计数器的接口及PLC的接口相连接，PLC的信号通过继电器传递给电机，其中红外线发射接收装置的发射器和接收器分别安装于槽梁15的侧壁上，齿条板19靠近端面处的侧面开有一小通孔，该小通孔与发射器和接收器高度一致，发射器和接收器的信号传递给计数器，计数器存储齿条板19的往返运动次数，根据往返运动次数控制电机的运行状态，实现对研磨量的控制。计数器为数字电子式计数器，可以显示红外线发射接收装置所记录的齿条板19往返运动的次数。当所述的研磨装置在研磨时，气门在研磨装置的作用下同时进行顺逆时针转动、上下往复运动，而这两种运动同时运动的次数决定了气门拍击、研磨气门座的次数，而所述气门拍击、研磨气门座的次数决定了气门座被研磨掉的量。所述的研磨装置同时进行的两种运动次数取决于齿条板19往返运动次数，故气门座所需加工的量可以便可以通过间接的控制齿条板19往返运动次数来控制。PLC用来比较好的控制气门座所需研磨量的运动次数进而控制研磨量是否达到所需的要求。当所需研磨的量达到要求时，PLC便可控制电机停止工作，不再进行加工作业。

本发明中的研磨装置示意图如附图4和5所示，其中包括柔性轴18，柔性轴18的中部为刚度较大的减震弹簧20，在柔性轴18的下端为铰接的研磨头22，柔性轴18的上端穿过槽梁15及槽梁盖板16并通过螺母固定，柔性轴18的轴心与研磨头22同轴心，在柔性轴18中部设有与齿条板19配合的小齿轮。研磨装置的柔性轴18是利用较硬的减震弹簧20作为连接轴，连接往复运动机构和研磨头22，作用是可以保证往复运动机构的主轴与研磨头的同轴度，这样在研磨机装配精度较低时也能很好地保证研磨质量，保证气门密封性。

为了实现快速研磨，可以在本装置中设置多个研磨装置，可以将槽梁盖板16固定安装在槽梁15上，同时槽梁盖板16上面开有多个特征一致的腰形槽孔，可以并接多个所述的研磨装置，且可供多个研磨装置同步自由的上下往复运动。

再对PLC限定加工量的控制系统的工作原理作进一步详细说明：

设PLC程序中寄存器中的数据A、B、C。所述的数据A（>=0）为红外线接受装置接受到红外线的次数。所述的数据B（>=0）红外线接受装置接受到红外线的实时次数。所述的数据C达到所需加工量时，红外线接受装置接收红外线的次数。所述的寄存器在PLC程序中为代指。

利用数字电子计数器显示B，并在PLC中记录B。

红外线发射接收装置与数字电子计数器相连，实时显示接收装置接收红外线的次数。

红外线接受装置与PLC的输入端口相连，红外线接受装置的输出信号从PLC的输入端输入到PLC的CPU中，利用PLC程序把PLC的输入信号转成A，并把A存入寄存器1中。红外线发射接收装置每接受一次红外线，PLC程序利用加法器使得A+1=B，然后把B存入PLC的寄存器2中；所述的寄存器1、2在PLC程序中为代指。

利用开关1，高电平触发，记录C

当加工量到达所需量时，把开关1打开，给一个高电平，利用高电平触发，把现在的B记下来，作为C，并存到寄存器3中，C即为以后具体加工所需要的临界值，也就是初始值。所述的寄存器3在PLC程序中为代指。

利用开关2，比较器，来限定加工量

把PLC的 输出端连接继电器上，继电器和工作电机的急停按钮相连。在实际加工过程中，打开开关2，利用比较器把B和C进行比较，当B大于等于C时，PLC的输出端输出信号，使得继电器的常开触点关闭，急停按钮得电，电机停止工作，不再进行加工作业。

需要注意的是，在第一次实验获得初始值C时，由于需要时刻关注加工量，有可能记录的C不是需要的C，这时可以反复打开和关闭开关1，刷新C的当前值，以此来获得最优的C。此外，所述数字电子计数器的作用是为了直观地看到B。

控制系统用于控制研磨装置对气门座的研磨量来保证气门的研磨质量，适合对气门的研磨进行批量的生产。