一种用于磨削气门的砂轮及磨削气门的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于表面加工设备及方法，具体涉及一种用于磨削气门的砂轮及磨削气门 的方法。
【背景技术】
[0002] 现有气门在磨削加工时，气门盘、颈部轮廓面和盘端面加工分为两道工序进行，其 中气门盘端面采用车削加工，难以满足高端发动机对气门盘厚的加工精度要求。而气门盘、 颈部轮廓面(包括气门盘外圆、内外锥面、圆弧面）的加工以普通砂轮成型磨削为主，加工效 率低、砂轮损耗快、加工尺寸一致性较差。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提出的一种通过一次装夹磨削即可完 成磨削加工的用于磨削气门的砂轮及磨削气门的方法，从而提高气门加工效率和质量。
[0004] 实现本发明目的的技术方案如下： 本发明提供的用于磨削气门的砂轮，具有与气门沿轴向外轮廓相适应的外轮廓线，所 述砂轮的外轮廓线由与气门盘外圆轮廓对应的第一线段、与气门盘外锥面轮廓对应的第二 线段、与气门盘内锥面轮廓对应的第三线段、与气门颈部圆弧轮廓对应的圆弧线段和与气 门颈部轮廓对应的第四线段连接组成，所述砂轮外轮廓线中圆弧线段的半径小于气门颈部 圆弧轮廓的半径，所述砂轮外轮廓线中第二线段的长度大于气门盘外锥面轮廓的长度。
[0005] 所述砂轮位于气门颈部一侧的端面设有一个小倒角面和一小段垂直面。
[0006] 本发明提供的采用所述砂轮磨削气门的方法，包括以下步骤： 步骤一、使砂轮的第一线段、圆弧线段的一部分和第四线段分别与气门盘外圆轮廓、气 门颈部圆弧轮廓的一部分和气门颈部轮廓相吻合进行磨削成型； 步骤二、砂轮逐步移动使砂轮的圆弧线段的另一部分、第三线段和第二线段分别与气 门颈部圆弧轮廓的另一部分、气门盘内锥面轮廓和气门盘外锥面轮廓相吻合进行磨削成 型； 步骤三、利用砂轮端面的小倒角面和一小段垂直面依次将气门盘端面磨削成型。
[0007] 所述步骤一采用成型磨削法，砂轮以一定角度工进到磨削位置。
[0008] 所述步骤二采用数控插补法。
[0009] 所述步骤二米用径向切入法。
[0010] 本发明的有益效果： 1、通过一次装夹气门即磨削出气门的盘、颈部轮廓面和盘端面，显著提高了加工效率 和盘厚的精度，节省了工序，气门盘厚误差彡0.01 mm。
[0011] 2、在一片砂轮上集成气门盘端面磨削和气门盘、颈部轮廓面磨削功能，机床结构 简单经济。
[0012] 3、使用CBN砂轮通过分段成型磨削与数控插补法相结合的方法来磨削气门的复 杂型面，显著减少了磨削力，其加工效率和加工尺寸一致性明显优于使用普通砂轮。
[0013] 4、磨削端面时可充分利用砂轮动平衡系统所具有的消空程、防碰撞功能，磨削过 程安全可靠。
[0014] 5、砂轮以端部小倒角面区域均匀磨削气门盘端面，砂轮端部磨损轻微、均匀，砂轮 修整时所需的修整深度也很小，因此磨削质量好,砂轮耐用度高。
[0015] 6、砂轮端部小角度锥面以径向切入法磨削气门盘端面，磨削过程中必然会在气门 盘端部形成一个直径不断减小的对应小角度锥面，这两个锥面相接触，其本质是一条线接 触，因此切削力与切削热不大，冷却液也容易进入磨削区。
[0016] 下面结合附图进一步说明本发明的技术方案。
【附图说明】
[0017] 图1是本发明砂轮结构示意图。
[0018] 图2是图1的左视图。
[0019] 图3是本发明砂轮外轮廓线示意图。
[0020] 图4是磨削气门盘、颈部轮廓面所采用的分段成型与数控插补相结合的磨削法示 意图。
[0021] 图5是磨削气门盘端面所采用的砂轮小倒角面径向切入磨削法示意图。
【具体实施方式】
[0022] 如图1、图2所示，用于磨削气门的砂轮为CBN砂轮，包括钢基体1和包覆在钢基体 上的CBN磨料层2。
[0023] 如图3所示，砂轮具有与气门沿轴向外轮廓相适应的外轮廓线，砂轮的外轮廓线 由与气门盘外圆轮廓线段elfl对应的第一线段e2f2、与气门盘外锥面轮廓线段dlel对应 的第二线段d2e2、与气门盘内锥面轮廓线段cldl对应的第三线段c2d2、与气门颈部圆弧轮 廓线段blcl对应的圆弧线段b2c2和与气门颈部轮廓线段albl对应的第四线段a2b2连接 组成，所述砂轮外轮廓线中圆弧线段b2c2的半径R2小于气门颈部圆弧轮廓线段blcl的半 径R1，所述砂轮外轮廓线中第二线段d2e2的长度大于气门盘外锥面轮廓线段dlel的长度， 所述砂轮位于气门颈部一侧的端面设有一个α小倒角面和一小段垂直面H。可见，砂轮的 外轮廓线除磨削气门颈部圆弧的圆弧线段b2c2的半径R2比气门颈部圆弧轮廓线段blcl 的半径Rl略小以及磨削气门盘外锥面的第二线段d2e2比气门盘外锥面轮廓线段dlel略 长以外，其余外轮廓线与气门对应处轮廓线段相同。
[0024] 采用所述砂轮磨削气门的方法为分段成型磨削与数控插补相结合的方法，如图4 所示。磨削工件时砂轮首先以一定角度工进到图4中双点画线所示的砂轮磨削位置一，以 成型磨削法将气门盘外圆轮廓线段elfl所在区域、气门颈部圆弧轮廓线段blcl的左边部 分所在区域以及气门颈部轮廓线段albl所在区域磨削成型，此时气门颈部轮廓线段albl、 气门颈部圆弧轮廓线段blcl的左边部分及气门盘外圆轮廓线段elfl分别与砂轮的第四 线段a2b2、圆弧线段b2c2的左边部分及第一线段e2f2相吻合；接着以数控插补法从砂轮 磨削位置一磨削到砂轮磨削位置二，逐渐将气门颈部圆弧轮廓线段blcl的右边部分所在 区域、气门盘内锥面轮廓线段cldl所在区域及气门盘外锥面轮廓线段dlel所在区域磨削 成型，此时气门颈部圆弧轮廓线段blcl的右边部分、气门盘内锥面轮廓线段cldl及气门 盘外锥面轮廓线段dlel分别与砂轮圆弧线段b2c2的右边部分、第三线段c2d2及第二线 段d2e2相吻合。数控插补法的轨迹是以气门颈部圆弧轮廓线段blcl的〇点为圆心，以 M = Rl- R2为半径的圆弧段rs。当砂轮到达最终磨削位置二时，气门cl点以右被磨削 区域轮廓(除气门盘外圆以外）与砂轮c2点以右轮廓(除磨削气门盘外圆的轮廓面外）完全 重合。这一磨削方式在保证气门型面轮廓磨削准确性的同时，由于数控插补磨削过程中气 门轮廓线上cl点以左已磨削面逐渐与砂轮轮廓线上c2点以左部分脱离接触，从而显著减 少了磨削力，改善了砂轮的冷却状况，砂轮耐用度显著提高。
[0025] 磨削气门盘端面方法如图5所示。利用砂轮左侧端面的α小倒角面，以径向切入 法磨削气门盘端面，再利用一小段垂直面H用于光磨气门盘端面(参见图3)。
【主权项】
1. 一种用于磨削气门的砂轮，具有与气门沿轴向外轮廓相适应的外轮廓线，所述砂轮 的外轮廓线由与气门盘外圆轮廓对应的第一线段、与气门盘外锥面轮廓对应的第二线段、 与气门盘内锥面轮廓对应的第三线段、与气门颈部圆弧轮廓对应的圆弧线段和与气门颈部 轮廓对应的第四线段连接组成，其特征是所述砂轮外轮廓线中圆弧线段的半径小于气门颈 部圆弧轮廓的半径，所述砂轮外轮廓线中第二线段的长度大于气门盘外锥面轮廓的长度。
2. 根据权利要求1所述的用于磨削气门的砂轮，其特征是所述砂轮位于气门颈部一侧 的端面设有一个小倒角面和一小段垂直面。
3. -种采用权利要求2所述砂轮磨削气门的方法，其特征是包括以下步骤： 步骤一、使砂轮的第一线段、圆弧线段的一部分和第四线段分别与气门盘外圆轮廓、气 门颈部圆弧轮廓的一部分和气门颈部轮廓相吻合进行磨削成型； 步骤二、砂轮逐步移动使砂轮的圆弧线段的另一部分、第三线段和第二线段分别与气 门颈部圆弧轮廓的另一部分、气门盘内锥面轮廓和气门盘外锥面轮廓相吻合进行磨削成 型； 步骤三、利用砂轮端面的小倒角面和一小段垂直面依次将气门盘端面磨削成型。
4. 根据权利要求3所述的砂轮磨削气门的方法，其特征是所述步骤一采用成型磨削 法，砂轮以一定角度工进到磨削位置。
5. 根据权利要求3或4所述的砂轮磨削气门的方法，其特征是所述步骤二采用数控插 补法。
6. 根据权利要求5所述的砂轮磨削气门的方法，其特征是所述步骤三采用径向切入 法。
【专利摘要】本发明公开了一种用于磨削气门的砂轮及磨削气门的方法，砂轮具有与气门沿轴向外轮廓相适应的外轮廓线，所述砂轮的外轮廓线由与气门盘外圆轮廓对应的第一线段、与气门盘外锥面轮廓对应的第二线段、与气门盘内锥面轮廓对应的第三线段、与气门颈部圆弧轮廓对应的圆弧线段和与气门颈部轮廓对应的第四线段连接组成，所述砂轮外轮廓线中圆弧线段的半径小于气门颈部圆弧轮廓的半径，所述砂轮外轮廓线中第二线段的长度大于气门盘外锥面轮廓的长度。采用所述砂轮磨削气门，可以实现通过一次装夹磨削即可完成气门的磨削加工，从而提高气门加工效率和质量。
【IPC分类】B24D5-00, B24D5-10
【公开号】CN104526585
【申请号】CN201510006338
【发明人】许亮, 张少军, 彭关清
【申请人】宇环数控机床股份有限公司
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2015年1月7日