[发明专利]一种发动机气门成型CBN砂轮的加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及磨料磨具行业中超硬磨具的加工技术，具体涉及一种发动机气门成型CBN砂轮的加工方法。

背景技术

气门是发动机的重要部件，气门的加工精度直接影响到发动机工作的可靠性和效率。目前常用的加工方法有：数控精车法和成型磨削法。成型磨削砂轮包括普通刚玉砂轮和新型的电镀CBN砂轮。

成型电镀CBN砂轮以立方氮化硼为磨料，此磨料是硬度仅次于金刚石的超硬材料，它不但具有金刚石的许多优良特性，而且有更高的热稳定性和对铁族金属及其合金的化学惰性,可有效降低被加工工件在磨削过程中的疲劳度，增加工件使用寿命，且自锐性好，磨削锋利，不易堵塞和烧伤工件，适合高速磨削。CBN磨料通过电镀法固结在经过精密加工成型的钢基体上，可对钢件或铸铁件进行硬磨削加工，而且可以很好的保持形状精度。由于以上特性，采用成型电镀CBN砂轮磨削气门锁夹槽﹑外圆锥面盘端部等关键部位，可以有效保证气门的精度和一致性，大幅提高加工效率，相比传统方法具有明显优势和广阔前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种稳定性好、磨削精度高的发动机气门成型CBN砂轮的加工方法。

本发明的技术方案：一种发动机气门成型CBN砂轮的加工方法，包括以下步骤：

a、砂轮基体准备：采用金属锻造件，胚料粗加工，调质硬度为HRC28～32，时效处理后经过探伤确保无裂纹和砂眼等缺陷；

b、砂轮基体半精加工：锻造件半精车后在两端面上均匀加工出沉孔，磨床 加工出两端面和内孔，待用；

c、砂轮基体精加工：将磨削加工后的砂轮基体紧固在高精度数控车床的夹具上，效验孔跳动≤0.002mm，端面跳动≤0.005mm，然后精车外圆轮廓，两端面各精车出≥3mm的台阶，和外圆轮廓一次装夹加工完成，用三坐标检测仪来检测基体外圆轮廓和形位公差；

d、镀层：采用电镀金属原理通过金属结合剂在砂轮基体表面的沉积，将CBN磨料均匀固结在砂轮基体外圆轮廓上；

e、电镀后的砂轮在数控车床上装夹校正，高转速磨削仿形样块，用三坐标检测仪来检测样块轮廓，如有偏差则需对砂轮局部抛光修整；

f、修整好的砂轮做动平衡达到G0.4标准，即得成品。

进一步的，所述步骤a中砂轮基体采用45钢﹑40Cr﹑35CrMo等材料制备。

进一步的，所述步骤b中砂轮两端面平行度要求≤0.005mm，粗糙度Ra值≤0.8μm，内孔的圆度要求≤0.002mm，粗糙度Ra值≤0.8μm。

进一步的，所述步骤c中精磨砂轮基体轮廓度要求≤0.005mm，粗磨砂轮基体轮廓度要求≤0.02mm。

进一步的，所述步骤d中金属结合剂采用镍合金。

进一步的，所述步骤d中CBN颗粒的埋入率控制在30～50％之间。

进一步的，所述步骤e中砂轮以＞3000r/min的速率磨削仿形样块。

本发明还提供一种利用上述方法制备的发动机气门成型CBN砂轮,包括砂轮本体，所述砂轮本体外圆周端面设置有与气门盘锥面、气门颈部及气门杆部外形匹配的第一磨面，所述砂轮本体侧面设置有可磨削气门盘端部的第二磨面。

作为优选，所述砂轮本体侧面还设置有可磨削气门盘端部倒角的斜磨面。

作为进一步优选，所述砂轮本体侧面设置有环槽，所述砂轮本体侧面圆周设置有连通环槽的直槽。

作为进一步优选，所述砂轮本体侧面外缘设置斜角X，所述斜角X角度为3～10°。

本发明的有益效果：

(1)CBN作为一种超硬材料，本身的特性使得磨削过程中的损耗很小，能保持锋利性，加工过程中不需要修整，加工效率和使用寿命比成型铣刀轮提高一倍以上，比普通刚玉砂轮提高两倍以上，批量加工时首件和末件的偏差可控 制在0.005mm以内。

(2)成型CBN砂轮采用高强度的钢基体，最高线速度可达150m/s，电镀金属结合剂对磨料的把持力也十分牢固，适合高速磨削，转速越高，磨削质量和效率越高，工件的表面粗糙度Ra值可达到0.4μm，磨削量＜1mm的情况下，普通砂轮大约需要15s以上，而电镀成型CBN砂轮仅需2～5s。

(3)本发明通过高精度数控车床来加工砂轮基体的外圆轮廓，可以方便高效的在不同的型线轮廓间转换，大幅降低了生产成本，缩短了生产周期。

附图说明