用于燃气控制块倒圆锥腔底密封面的研磨工具及方法与流程

本发明涉及机械加工用工具，特别是一种用于双燃料柴油机燃气控制块倒圆锥腔底密封面的手动研磨工具及方法，属于柴油机制造技术领域。

背景技术：

随着LNG运输船的发展，这种高附加值的船只对采用的柴油发动机也提出了新的要求，需要在传统能源介质柴油的基础上，还可使用天然气作为新的动力源，达到一机双燃料的效果。各生产商针对这一需求对电喷低速柴油机上进行改造，在原有的气缸液压控制单元上增加了燃气控制机构，该燃气控制机构包括有如图1所示的零件燃气控制块A，该燃气控制块A具有容纳窗口阀的窗口阀孔A1，该窗口阀孔A1的下部为45°锥角的倒圆锥腔体，请参阅图2，该倒圆锥腔体的底面与窗口阀体接触作为密封面，并采用金属垫片进行密封。此处使用的密封垫圈采用S05R低碳钢材质，由于该燃气控制块A内通入的是高温高压天然气，而密封垫圈又是低碳钢材质，因此在受热受压的情况下，该密封垫圈的变形量会较大，考虑到这一因素，在常温情况下该密封垫圈与窗口阀孔A1的内壁应留有一定间隙，安装时在径向上能够有一定的滑动空间，因此该倒圆锥腔底密封面A2的工作区域实际上要大于密封垫圈的外径以及窗口阀孔A1的颈口直径(见图2)。

所述倒圆锥腔底密封面A2具有Ra0.8的粗糙度要求。在现有技术中，该倒圆锥腔体使用45°角成形铣刀进行加工，而铣刀切削无法保证该倒圆锥腔底密封面A2的Ra0.8粗糙度要求，因此后续的研磨加工必不可少。而对于手动研磨方式而言，操作过程存在有以下问题：

1.由于该倒圆锥腔体为倒锥型结构，颈口直径小于腔底直径，因此通用的研磨工具伸入腔体颈口后，所能研磨到的面积一定小于颈口面积，无法达到图纸要求的密封面大小。

2.针对倒锥形专门设计形状匹配的传统研磨工具，必须通过圆弧插补来进行研磨，但手动控制走圆弧轨迹的研磨难免造成研磨工具与腔体内壁的剐蹭与过切，导致腔体内表面的破坏。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种用于燃气控制块倒圆锥腔底密封面的研磨工具及方法，在不破坏窗口阀孔腔体的颈口和侧壁的情况下，对倒圆锥腔底密封面进行全面均匀的精细研磨，达到提高研磨表面质量和研磨效率的效果，解决双燃料柴油机燃气控制块中倒圆锥腔底密封面的研磨加工问题。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案如下：

一种用于燃气控制块倒圆锥腔底密封面的研磨工具，由起到研磨作用的研磨执行件和起到限位及固定作用的定位支撑件构成；

所述研磨执行件包括研磨头、行星轮、芯轴和把手，所述芯轴包括相互连接的位于上部的中心轴部和位于下部的偏心轴部，该中心轴部的轴线与偏心轴部的轴线相互平行且存在一偏心距，所述把手可拆卸地连接于所述中心轴部的上端，所述行星轮通过第一轴承连接于所述偏心轴部的下端，所述研磨头连接于该行星轮的下侧，并且与所述行星轮同轴旋转；

所述定位支撑件套置在所述研磨执行件之外，包括研磨体和中心轮，所述芯轴的中心轴部通过第二轴承和第三轴承连接于该研磨体的中心孔中，所述中心轮为内齿轮，固定于所述研磨体的下端且与所述中心孔同轴，该中心轮与所述行星轮啮合；

所述把手的转动通过所述芯轴、行星轮和中心轮构成的行星轮机构的传递，转化为所述研磨头的自转与公转的复合运动，对所述燃气控制块的倒圆锥腔底密封面进行螺旋形的全面均匀研磨。

进一步地，所述的研磨体的中心孔的一侧设有便于调节所述行星轮位置的观测孔。

进一步地，所述的行星轮的上表面设置有用于对该行星轮角度进行微调的键槽。

进一步地，所述的研磨头的底面开设有用于储存研磨膏并排出研磨铁屑的容屑槽。

进一步地，所述的研磨头为碟形砂轮或碗形砂轮。

进一步地，所述的第一轴承、第二轴承和第三轴承为深沟球轴承。

进一步地，所述的第一轴承的内圈与所述芯轴的偏心轴部之间，外圈与所述行星轮的中心孔之间均为过盈配合；所述第二轴承和第三轴承的内圈与所述芯轴的中心轴部之间，外圈与所述研磨体的中心孔之间均为间隙配合。

进一步地，所述的第二轴承和第三轴承通过卡簧挡圈限位并固定于所述研磨体的中心孔中。

进一步地，通过变换所述行星轮与中心轮的传动比实现对所述研磨头的自转速度与公转速度的比例的调整。

本发明的另一技术方案为：

一种采用上述研磨工具实现的燃气控制块倒圆锥腔底密封面的研磨方法，其包括以下步骤：

1)将所述研磨头、行星轮和芯轴通过螺钉和第一轴承连接组装为整体，在该研磨头的底面上涂抹研磨膏后，将该整体放入所述燃气控制块的窗口阀孔内；

2)将所述第二轴承和第三轴承装入所述研磨体的中心孔内并通过卡簧挡圈完成限位和固定，通过螺钉将所述中心轮固定于所述研磨体的下表面且与该研磨体的中心孔同轴，完成定位支撑件的组装；

3)将装配好的研磨头、行星轮和芯轴置放于窗口阀孔的中间位置，再对准该窗口阀孔的孔口套入定位支撑件，使所述研磨体的外圆与所述窗口阀孔形成间隙配合，以引导该定位支撑件滑入所述窗口阀孔，在下降过程中微调所述芯轴的位置，以使该芯轴伸入所述研磨体中的第二轴承和第三轴承内；

4)通过所述研磨体上的观测孔，使用工具拨动所述行星轮，使该行星轮与中心轮达到啮合；

5)将所述研磨体拧紧固定在所述燃气控制块上之后，在所述芯轴的上端装上所述把手，完成所述研磨工具的安装；

6)由操作人员手动按压并旋转所述把手，通过内部的行星轮机构将所述把手的转动转换为所述研磨头的自转与公转的复合运动，对所述倒圆锥腔底密封面进行研磨。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过内部的行星轮结构将手动把手的转动转化为研磨头的自转与公转的复合运动，构成螺旋形的规则研磨轨迹，使得研磨面的不同部位全部得到切屑，并且研磨面积及时间均匀分布，从而大幅提高了研磨表面的质量，同时通过行星轮结构自带的外圆限位功能，避免了过切而损坏倒圆锥腔体的侧壁。本发明具有使用方便、安全可靠、成本低廉、研磨轨迹可控的优点，有效地解决了双燃料柴油机燃气控制块上倒圆锥腔体的底面研磨加工问题。

附图说明

图1为柴油机燃气控制块的结构简图。

图2为图1的N部放大图。

图3为本发明的结构剖视图。

图4为本发明的立体示意图。

图5为研磨执行件的结构剖视图。

图6为定位支撑件的结构剖视图。

图7为本发明的使用状态图。

图中，

1—研磨头，11—容屑槽，2—行星轮，21—键槽，3—第一轴承，4—芯轴，41—中心轴部，42—偏心轴部，5—把手，6—中心轮，7—研磨体，71—观测孔，8—第二轴承，9—第三轴承，10—卡簧挡圈；

Ⅰ—研磨执行件，Ⅱ—定位支撑件，A—燃气控制块，A1—窗口阀孔，A2—倒圆锥腔底密封面。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明所述的用于燃气控制块倒圆锥腔底密封面的研磨工具及方法做进一步的详细阐述，但不应以此来限制本发明的保护范围。

如图3和图4所示，所述用于燃气控制块倒圆锥腔底密封面的研磨工具为手动工具，由研磨执行件Ⅰ和定位支撑件Ⅱ构成，该研磨执行件Ⅰ起到研磨作用，该定位支撑件Ⅱ起到限位及固定作用。

请参阅图5，所述研磨执行件Ⅰ包括研磨头1、行星轮2、芯轴4和把手5。

所述芯轴4包括相互连接的中心轴部41和偏心轴部42，该中心轴部41位于上部，该偏心轴部42位于下部，所述中心轴部41的轴线与偏心轴部42的轴线相互平行且存在一偏心距。所述把手5可拆卸地(如通过螺纹)连接于所述中心轴部41的上端，供钳工直接操作，作为研磨作业的动力来源。

所述行星轮2为一外齿轮，通过第一轴承3连接于所述偏心轴部42的下端，该第一轴承3为深沟球轴承。所述的第一轴承3的内圈与所述芯轴4的偏心轴部42之间以及外圈与所述行星轮2的中心孔之间均采用过盈配合，保证使用及拆装过程中不会脱落且所述研磨头1可以灵活自转。所述的行星轮2的上表面设置有键槽21，用于安装时对该行星轮2的角度进行微调。

所述研磨头1通过开槽圆柱头螺钉固定连接于所述行星轮2的下侧，并与该行星轮2成一个整体且同轴旋转。所述研磨头1作为主要工作部件，起到研磨功能；该研磨头1可以为碟形砂轮或碗形砂轮，其锥角用于避让待研磨零件的内腔侧壁。所述的研磨头1的底面开设有容屑槽11，用于储存研磨膏并排出研磨铁屑。

所述的研磨执行件Ⅰ的整体外形轮廓小于窗口阀孔A1待研磨腔体的颈口直径，从而可以单独放入窗口阀孔A1。

请参阅图6，所述定位支撑件Ⅱ套置在所述研磨执行件Ⅰ之外，包括研磨体7和中心轮6。第二轴承8和第三轴承9为深沟球轴承，通过卡簧挡圈10限位并固定于所述研磨体7的中心孔中，所述芯轴4的中心轴部41通过该第二轴承8和第三轴承9连接于该研磨体7的中心孔中，所述第二轴承8和第三轴承9的内圈与所述芯轴4的中心轴部41之间，外圈与所述研磨体7的中心孔之间均为间隙配合，以保证安装便捷。

所述的研磨体7的外圆侧壁与窗口阀孔A1的内壁形成间隙配合，以起定位作用，其上端面设有螺孔，起到与燃气控制块A连接紧固作用；所述研磨体7的中心孔的一侧钻有通孔作为观测孔71，便于安装过程中伸入划针等工具，调节所述行星轮2的位置以便与所述中心轮6啮合。所述研磨体7也可以根据需要制成中空结构，以减轻零件重量。

所述中心轮6为内齿轮，与所述行星轮2啮合，该中心轮6通过定位销及螺纹连接固定于所述研磨体7的下端，所述中心轮6的外圆小于该研磨体7的外圆且与该研磨体7的中心孔同轴。所述研磨体7与中心轮6两者也可以是一个整体零件。

在装配完后所述的行星轮2与中心轮6处在同一高度，互相啮合，所述的芯轴4下端的偏心轴部42起到行星架作用，所述芯轴4、行星轮2和中心轮6三者共同构成一套行星轮体系，起到限制所述研磨头1运行轨迹的作用，以保护窗口阀孔A1侧壁与研磨头1分离，不被过切。

可以通过改变齿轮齿数来达到所述行星轮2与中心轮6的不同传动比，从而实现对所述研磨头1的自转速度与公转速度的比例的调整，以调整研磨轨迹，达到较好的研磨效果。

所述把手5的转动通过所述芯轴4、行星轮2和中心轮6构成的行星轮机构的传递，转化为所述研磨头1的自转与公转的复合运动，对所述燃气控制块A的倒圆锥腔底密封面A2进行螺旋形的全面均匀研磨。

实施例

本发明的一个较佳的实施例就是对MAN公司某型号双燃料低速柴油机燃气控制块零件窗口阀内腔孔底密封面的研磨。

请参阅图7，本实施例中采用研磨工具对燃气控制块A的倒圆锥腔底密封面A2的研磨步骤如下：

1.将研磨体7、行星轮2及芯轴4通过开槽圆柱头螺钉及第一轴承3连接组装为整体，之后在研磨头1的底面涂上研磨膏，再将该装配好的整体放入所述燃气控制块A的窗口阀孔A1内。

2.将两组深沟球轴承第二轴承8和第三轴承9安装入研磨体7的中心孔内，然后装入两个卡簧挡圈10完成限位和固定；通过开槽圆柱头螺钉将中心轮6固定连接在研磨体7的下表面，并且与该研磨体7的中心孔同轴，完成定位支撑件Ⅱ的组装。

3.将装配好的研磨头1、行星轮2和芯轴4调整好，移至窗口阀孔A1的中间位置，再对准该窗口阀孔A1的孔口套入定位支撑件Ⅱ，使所述研磨体7的外圆与所述窗口阀孔A1形成间隙配起定位引导作用，以引导该定位支撑件Ⅱ滑入所述窗口阀孔A1，在研磨体7下降过程中，微调芯轴,4的位置，使芯轴4套入研磨体7内的第二轴承8和第三轴承9内。

4.通过研磨体7的观测孔71，使用划针等工具拨动行星轮2的位置，使行星轮2与中心轮6达到啮合。

5.将所述研磨体7拧紧固定在所述燃气控制块A上之后，通过螺纹将把手5拧紧在芯轴4的上端，从而完成所述研磨工具的安装。

6.安装完毕后由操作人员手动按压并旋转把手5，通过该研磨工具内部的行星轮机构将把手5的转动转换为研磨头1的自转与公转的复合运动，对所述倒圆锥腔底密封面A2进行研磨。

综上所述，通过操作本发明所述研磨工具所生成的螺旋形规则研磨轨迹，使得研磨面的不同部位的切削面积及时间均匀分布，大幅提高了研磨表面质量，并且通过行星轮结构自带的外圆限位功能，保护了待研磨工件侧壁不过切，有效解决了该类窗口阀颈口小于腔体的倒锥形结构内部的研磨问题。

上述仅为本发明的优选实施例，必须指出的是，所属领域的技术人员凡依本发明申请内容所作的各种等效修改、变化与修正，都应成为本发明专利的保护范围。