周雅智

湖南天雁機(jī)械有限責(zé)任公司 湖南衡陽(yáng) 421005

1 序言

在氣門等零件車磨錐面，以及車外圓、端面時(shí)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)跳動(dòng)超差問(wèn)題。本文從測(cè)量、工裝和工藝等方面找到原因，并且有針對(duì)性地提出解決方案。

2 加工中存在的問(wèn)題

某氣門車錐面的工藝尺寸要求如圖1所示。車錐面后錐面徑向和軸向圓跳動(dòng)矢量和常超過(guò)0.03mm，可達(dá)0.15mm甚至更大。

圖1 氣門車錐面工藝尺寸要求

3 加工工藝過(guò)程及檢測(cè)

氣門車磨錐面工藝過(guò)程：桿料鐓鍛成形→熱處理→校直→切總長(zhǎng)（切磨小頭端面）→粗磨桿部→車錐面。

校直就是校桿部直線度以及錐面對(duì)桿部的徑向和軸向圓跳動(dòng)；切總長(zhǎng)時(shí)以桿部為基準(zhǔn)切磨小頭，保證桿部與小頭端面間的垂直度（小頭端面對(duì)桿部的軸向圓跳動(dòng)）；用無(wú)心磨床粗磨桿部，保證一定的直線度和圓柱度；車錐面時(shí)氣門按圖2所示裝夾，圖3所示為車錐面用單頭彈簧夾頭。

圖2 氣門車錐面裝夾

圖3 氣門車錐面用彈簧夾頭

錐面徑向和軸向圓跳動(dòng)矢量和的檢測(cè)如圖4所示。測(cè)量時(shí)千分表測(cè)頭垂直壓住錐面中心（長(zhǎng)交點(diǎn)線位置），左手壓住桿部，右手轉(zhuǎn)動(dòng)盤部并使氣門頂住頂尖。

圖4 氣門錐面徑向和軸向圓跳動(dòng)矢量和的檢測(cè)

4 錐面跳動(dòng)原因分析

影響錐面跳動(dòng)的主要因素有錐面測(cè)量誤差、錐面車磨加工工藝過(guò)程和毛坯質(zhì)量。

4.1 錐面測(cè)量誤差

在錐面跳動(dòng)的檢測(cè)中，可能引起測(cè)量誤差的主要原因有以下幾點(diǎn)：①V形塊定心是否良好，即轉(zhuǎn)動(dòng)氣門時(shí)氣門軸線是否產(chǎn)生徑向移動(dòng)。②氣門軸向定位是否可靠，主要是頂尖是否完全固定。③千分表安裝及表身狀況是否良好，如千分表的安裝角度是否正確，千分表的測(cè)頭是否松動(dòng)等。④氣門自身精度是否引起測(cè)量誤差，主要是轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)是否會(huì)產(chǎn)生軸線徑向和軸向移動(dòng)等。

經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，實(shí)際上產(chǎn)生誤差的主要原因是氣門在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生軸向位移。設(shè)氣門軸向移動(dòng)量為a，千分表測(cè)頭移動(dòng)量為δ（測(cè)頭垂直于氣門錐面），半錐角為α，則δ＝asinα。圖1中α＝120°/2＝60°。

由于檢具頂尖的中心高和V形塊高度都不能進(jìn)行調(diào)整，若不同桿徑的氣門都使用同一檢具，在氣門錐面徑向和軸向圓跳動(dòng)矢量和檢測(cè)時(shí)，將導(dǎo)致頂尖偏離被檢氣門的中心軸線，即氣門轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，頂尖與氣門桿端面接觸點(diǎn)不固定，其移動(dòng)路徑是一個(gè)圓。由于氣門小端面與軸線不垂直，轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中氣門就產(chǎn)生了軸向移動(dòng)。設(shè)氣門桿直徑為D，偏移量為d（直徑），垂直度（小頭端面軸向圓跳動(dòng)）為v，則移動(dòng)量a＝vd/D。

由于工藝的原因，v值?？蛇_(dá)到0.1mm。以氣門桿直徑D＝12mm、偏移量d＝4mm、半錐角α＝60°為例，a＝vd/D＝0.1×4/12 ≈ 0.033（mm），δ＝asinα＝0.033×0.866 ≈ 0. 03（mm）。

顯然，當(dāng)頂尖偏離氣門軸線時(shí)，小頭端面垂直度對(duì)錐面跳動(dòng)的檢測(cè)影響很大。特別是當(dāng)δ與實(shí)際徑向和軸向圓跳動(dòng)矢量和相抵消時(shí)，可能使本來(lái)不合格的氣門被檢測(cè)成合格氣門。

4.2 工裝和工藝對(duì)錐面跳動(dòng)的影響

從氣門錐面的加工方法、所用工裝和加工過(guò)程等幾方面來(lái)分析可能引起錐面跳動(dòng)超差的原因。在數(shù)控車床上用裝在液壓卡盤上的彈簧夾頭夾住桿部車錐面（見(jiàn)圖2、圖3）。首先排除加工方法和設(shè)備的問(wèn)題。車完錐面后，不松夾頭就進(jìn)行錐面徑向和軸向圓跳動(dòng)矢量和檢測(cè)，沒(méi)有出現(xiàn)超差，并且徑向和軸向圓跳動(dòng)矢量和都在0.01mm以下，說(shuō)明設(shè)備和加工方法沒(méi)有問(wèn)題。然而，對(duì)未松夾頭時(shí)檢測(cè)合格的氣門，取下后拿到檢具上來(lái)檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)很多氣門不合格。據(jù)此推測(cè)可能是由于夾具本身旋轉(zhuǎn)軸線與夾緊后的工件（桿部直線度合格）桿部外圓軸線不重合導(dǎo)致了徑向圓跳動(dòng)超差。為此，使用標(biāo)準(zhǔn)氣門夾在夾頭上檢查錐面徑向和軸向圓跳動(dòng)矢量和時(shí)，發(fā)現(xiàn)跳動(dòng)超差，證明了之前的推測(cè)是正確的。進(jìn)一步檢查分析表明，問(wèn)題在于夾具本身，即夾頭夾緊部分軸線與夾具體安裝后的旋轉(zhuǎn)軸線不能重合。

在解決了上述問(wèn)題后，有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)錐面徑向和軸向圓跳動(dòng)矢量和超差的情況。比較圖2和圖4可以發(fā)現(xiàn)，氣門在加工時(shí)基準(zhǔn)軸線的確定和檢測(cè)時(shí)基準(zhǔn)軸線的確定不一樣，且差別較大。加工時(shí)，彈簧夾頭只夾緊了靠近氣門盤端面很短的一段桿部，并由這一小段桿部確定加工基準(zhǔn)軸線。檢測(cè)時(shí)，桿部在兩V形塊上的支撐點(diǎn)形成檢測(cè)軸線。加工時(shí)，氣門的夾緊位置不在兩V形塊之間。當(dāng)氣門加工和檢測(cè)的兩軸線不能重合時(shí)，就必然導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果與加工結(jié)果不一致，從而引起徑向圓跳動(dòng)超差。分析認(rèn)為，造成氣門軸線不重合的主要原因是車錐面的前道工序粗磨桿部時(shí)，其直線度嚴(yán)重超差。

5 解決辦法

針對(duì)測(cè)量時(shí)氣門的軸向移動(dòng)，可采取以下兩種辦法：①將檢具的頂尖設(shè)計(jì)成上下可調(diào)，使用時(shí)把頂尖對(duì)準(zhǔn)氣門軸線，可以保證偏移量d在0.2mm以內(nèi)。②測(cè)量前磨小端面，使其嚴(yán)格垂直于桿部，保證桿端面垂直度v為0.05m m。這樣δ將減小到0.001mm（當(dāng)α＝60°時(shí)），從而對(duì)錐面徑向和軸向圓跳動(dòng)矢量和測(cè)量的影響可忽略。

對(duì)于夾具問(wèn)題，有兩種解決辦法：①將夾具做成軸線可調(diào)。②提高夾具零件精度，達(dá)到氣門桿部夾緊部分軸線與機(jī)床旋轉(zhuǎn)軸線重合。

氣門桿部直線度差的問(wèn)題，主要是由于粗磨時(shí)進(jìn)給速度過(guò)高和光磨時(shí)間過(guò)短引起的，改正即可。

6 結(jié)束語(yǔ)

上述解決氣門車磨錐面跳動(dòng)超差問(wèn)題的辦法，對(duì)于氣門車磨錐面，車外圓、端面，以及其他零件的類似加工過(guò)程中產(chǎn)生的跳動(dòng)超差問(wèn)題，都具有指導(dǎo)作用。