[发明专利]气门精锥面磨床

说明书

本发明公开了一种气门精锥面磨床，包括床身、工件主轴组件、砂轮轴组件、修整轴组件，在砂轮轴组件内设有在线动平衡装置，在修整轴组件内设有声波监测装置，在床身上工件主轴组件一侧设有与砂轮轴组件相对的气门辅助支承装置，在与工件主轴组件相对的位置设有配备万向定位头的气门定位装置，在与气门磨削部位相对部位设有与磨削液增压泵通连的磨削液喷嘴，在床身上设有灭火装置，灭火装置包括安装位置与气门磨削部位相对的温度感应传感器和灭火喷嘴。采用本发明的气门精锥面磨床能长期维持砂轮轴动平衡精度、自动监测砂轮修整质量，还能提高气门定位精度、减少磨削过程中气门的弯曲变形，并且磨削效率高、使用安全可靠。

技术领域

本发明涉及一种磨床，尤其涉及一种用于对高温材料镍基合金气门进行锥面高精密磨削加工的气门专用磨床。

背景技术

气门是发动机的重要机件，随着更加严格的排放要求，为了降低排放提高发动机的热效率，气门所用的母材从原来的普通马氏体钢和奥氏体钢逐步用镍基合金母材代替，普通的磨料已经不具备加工高温镍基合金材料的能力，由此开发诞生了陶瓷CBN的磨料来应对镍基合金材料的磨削加工，气门锥面的磨削加工是气门加工的关键工序。在气门锥面的磨削加工过程中，气门被夹持在工件主轴内，用以磨削气门的砂轮是安装在旋转的砂轮轴上的，高速旋转的砂轮轴必须要经过动平衡来保证运转过程的稳定性，由于砂轮使用过程中的磨损等因素，砂轮轴的平衡精度状态难以持续维持，其运转的稳定性将难以保证，这对气门精锥面磨床的磨削质量带来了不稳定的隐患，为了保证磨削质量，需要经常对砂轮轴组件进行动平衡操作，这一方面会影响磨床的工作效率，另一方面对于何时需要动平衡操作也难以准确掌握；对于使用电主轴的砂轮轴而言，砂轮电主轴安装的稳定性与可靠性也是影响磨削质量的一个因素，通常砂轮电主轴是安装在砂轮电主轴安装座上，其安装精度通过砂轮电主轴机壳与砂轮电主轴安装座上电主轴安装孔的配合精度来保证的，砂轮电主轴机壳与电主轴安装孔之间总会存在配合间隙，这样的间隙会使砂轮电主轴处于不稳定的位置状态，对于高精密的气门磨床而言，这也是影响砂轮轴运转精度的因素之一。

砂轮的精确修整是保证磨削质量的前提，砂轮的修整过程是通过砂轮修整器与砂轮进行相对运动来进行的，在精密的气门磨床中，砂轮修整器大都采用旋转的砂轮修整碟片，砂轮修整碟片安装在修整电主轴上，利用旋转的砂轮修整碟片来对旋转砂轮的磨削工作表面进行修整；通常情况下，砂轮的修整进程以及砂轮修整质量由人工观察来确定，这需要操作人员具有一定的经验，相应使得砂轮的修整质量不能得到保证，对于高精密的气门磨床而言这样的方法是难以接受的；此外，用以驱动砂轮修整碟片的修整电主轴是安装在修整电主轴安装座上的，其安装精度通过修整电主轴机壳与修整电主轴安装座上电主轴安装孔的配合精度来保证的，修整电主轴机壳与电主轴安装孔之间总会存在配合间隙，这样的间隙会使修整电主轴处于不稳定的位置状态，对于高精密的气门磨床而言，这也是影响砂轮修整质量、进而影响磨削质量的因素之一。

在气门锥面的磨削过程中，砂轮对气门的磨削力将形成沿气门径向与轴向两个方向的分力，其径向分力将会导致气门在磨削过程中产生弯曲变形，而其轴向分力将使气门在磨削过程中产生大端端面跳动的趋势，这都将对磨削质量带来极大的影响，而要消除这一影响，通过减少磨削过程中的磨削量来降低磨削力是一种可行的方案，但这将会使磨削过程的生产效率大为降低。

在磨削过程中，磨削会产生大量的磨屑，如果不能及时清理，磨屑会粘附在砂轮磨削工作面上，使磨削效率下降、磨削区温度升高，普通的磨削过程都是通过磨削液来带走磨屑并给磨削区降温，但对于采用镍基高温合金材料的气门而言，对镍基高温合金的磨削过程中会产生严重的粘附现象，磨削难度极大，使得磨削质量难以保证，且砂轮损耗严重，磨削区温度也更高，一旦磨削液供应不及时，甚至有发生火灾的可能。

此外，在磨削之前工件主轴对气门进行装夹时，必须对气门装夹位置加以准确定位，以保证气门锥面加工后的位置尺寸精度，气门的大端端面是气门加工中常用的定位基准面，但气门大端的端面表面形状与位置精度并不高，以该面为定位基准面常常可能造成定位误差而影响气门磨削加工的位置尺寸精度，如果在前道工序中提高气门大端端面的制造精度，虽然可以保证气门磨削加工时的定位要求，但这必然会增加制造成本。