一種發(fā)動機氣門成型cbn砂輪的加工方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種發(fā)動機氣門成型CBN砂輪的加工方法，包括砂輪基體準備、砂輪基體半精加工、砂輪基體精加工、CBN磨料電鍍等步驟；CBN作為一種超硬材料，本身的特性使得磨削過程中的損耗很小，能保持鋒利性，加工過程中不需要修整，加工效率和使用壽命比成型銑刀輪提高一倍以上，比普通剛玉砂輪提高兩倍以上，批量加工時首件和末件的偏差可控制在0.005mm以內，本發(fā)明通過高精度數(shù)控車床來加工砂輪基體的外圓輪廓，可以方便高效的在不同的型線輪廓間轉換，大幅降低了生產成本，縮短了生產周期。
【專利說明】一種發(fā)動機氣門成型CBN砂輪的加工方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及磨料磨具行業(yè)中超硬磨具的加工技術，具體涉及一種發(fā)動機氣門成型CBN砂輪的加工方法。
【背景技術】
[0002]氣門是發(fā)動機的重要部件，氣門的加工精度直接影響到發(fā)動機工作的可靠性和效率。目前常用的加工方法有:數(shù)控精車法和成型磨削法。成型磨削砂輪包括普通剛玉砂輪和新型的電鍍CBN砂輪。
[0003]成型電鍍CBN砂輪以立方氮化硼為磨料，此磨料是硬度僅次于金剛石的超硬材料，它不但具有金剛石的許多優(yōu)良特性，而且有更高的熱穩(wěn)定性和對鐵族金屬及其合金的化學惰性，可有效降低被加工工件在磨削過程中的疲勞度，增加工件使用壽命，且自銳性好，磨削鋒利，不易堵塞和燒傷工件，適合高速磨削。CBN磨料通過電鍍法固結在經過精密加工成型的鋼基體上，可對鋼件或鑄鐵件進行硬磨削加工，而且可以很好的保持形狀精度。由于以上特性，采用成型電鍍CBN砂輪磨削氣門鎖夾槽、外圓錐面盤端部等關鍵部位，可以有效保證氣門的精度和一致性，大幅提高加工效率，相比傳統(tǒng)方法具有明顯優(yōu)勢和廣闊前景。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種穩(wěn)定性好、磨削精度高的發(fā)動機氣門成型CBN砂輪的加
工方法。
[0005]本發(fā)明的技術方案:一種發(fā)動機氣門成型CBN砂輪的加工方法，包括以下步驟:
[0006]a、砂輪基體準備:采用金屬鍛造件，胚料粗加工，調質硬度為HRC28~32，時效處理后經過探傷確保無裂紋和砂眼等缺陷；
[0007]b、砂輪基體半精加工:鍛造件半精車后在兩端面上均勻加工出沉孔，磨床加工出兩端面和內孔，待用；
[0008]C、砂輪基體精加工:將磨削加工后的砂輪基體緊固在高精度數(shù)控車床的夾具上，效驗孔跳動< 0.002mm,端面跳動< 0.005mm,然后精車外圓輪廓，兩端面各精車出> 3mm的臺階，和外圓輪廓一次裝夾加工完成，用三坐標檢測儀來檢測基體外圓輪廓和形位公差；
[0009]d、鍍層:采用電鍍金屬原理通過金屬結合劑在砂輪基體表面的沉積，將CBN磨料均勻固結在砂輪基體外圓輪廓上；
[0010]e、電鍍后的砂輪在數(shù)控車床上裝夾校正，高轉速磨削仿形樣塊，用三坐標檢測儀來檢測樣塊輪廓,如有偏差則需對砂輪局部拋光修整；
[0011]f、修整好的砂輪做動平衡達到G0.4標準，即得成品。
[0012]進一步的,所述步驟a中砂輪基體采用45鋼、40Cr、35CrMo等材料制備。
[0013]進一步的，所述步驟b中砂輪兩端面平行度要求< 0.005mm,粗糙度Ra值≤0.8 μ m，內孔的圓度要求≤0.002mm,粗糙度Ra值≤0.8 μ m。[0014]進一步的，所述步驟c中精磨砂輪基體輪廓度要求< 0.005mm，粗磨砂輪基體輪廓度要求< 0.02mm。
[0015]進一步的,所述步驟d中金屬結合劑采用鎳合金。
[0016]進一步的，所述步驟d中CBN顆粒的埋入率控制在30?50%之間。
[0017]進一步的,所述步驟e中砂輪以> 3000r/min的速率磨削仿形樣塊。
[0018]本發(fā)明還提供一種利用上述方法制備的發(fā)動機氣門成型CBN砂輪，包括砂輪本體，所述砂輪本體外圓周端面設置有與氣門盤錐面、氣門頸部及氣門桿部外形匹配的第一磨面，所述砂輪本體側面設置有可磨削氣門盤端部的第二磨面。
[0019]作為優(yōu)選，所述砂輪本體側面還設置有可磨削氣門盤端部倒角的斜磨面。
[0020]作為進一步優(yōu)選，所述砂輪本體側面設置有環(huán)槽，所述砂輪本體側面圓周設置有連通環(huán)槽的直槽。
[0021]作為進一步優(yōu)選，所述砂輪本體側面外緣設置斜角X，所述斜角X角度為3?10。。
[0022]本發(fā)明的有益效果:
[0023](I)CBN作為一種超硬材料，本身的特性使得磨削過程中的損耗很小，能保持鋒利性，加工過程中不需要修整，加工效率和使用壽命比成型銑刀輪提高一倍以上，比普通剛玉砂輪提高兩倍以上，批量加工時首件和末件的偏差可控制在0.005mm以內。
[0024](2)成型CBN砂輪采用高強度的鋼基體，最高線速度可達150m/s，電鍍金屬結合劑對磨料的把持力也十分牢固，適合高速磨削，轉速越高，磨削質量和效率越高，工件的表面粗糙度Ra值可達到0.4 μ m，磨削量< Imm的情況下，普通砂輪大約需要15s以上，而電鍍成型CBN砂輪僅需2?5s。
[0025](3)本發(fā)明通過高精度數(shù)控車床來加工砂輪基體的外圓輪廓，可以方便高效的在不同的型線輪廓間轉換，大幅降低了生產成本，縮短了生產周期。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的其中一個實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0027]圖1為本發(fā)明局部結構示意圖；
[0028]圖2為發(fā)明砂輪磨削氣門局部部位的結構示意圖；
[0029]圖3為發(fā)明砂輪磨削氣門局部部位的結構示意圖；
[0030]圖中:1-砂輪本體、2-直槽、3-環(huán)槽、4-斜磨面、51-氣門盤錐面、52-氣門頸部、53-氣門桿部、54-氣門盤端部、55-氣門盤端部倒角。
【具體實施方式】
[0031]為使本領域技術人員詳細了解本發(fā)明的方法和技術效果，下面以具體實施例來進一步介紹本發(fā)明的應用和技術效果。
[0032]實施例1[0033]一種發(fā)動機氣門成型CBN砂輪的加工方法，包括以下步驟:
[0034]a、砂輪基體準備:砂輪基體采用45鋼鍛造件，調質硬度為HRC28~32，時效處理后經過探傷確保無裂紋和砂眼等缺陷；
[0035]b、砂輪基體半精加工:鍛造件半精車后根據實際生產情況，在兩端面上均勻加工出通孔，磨床加工出兩端面和內孔，待用，砂輪兩端面平行度要求< 0.005_，粗糙度Ra值≤0.8 μ m，內孔的圓度要求≤0.002mm,粗糙度Ra值≤0.8 μ m ;
[0036]C、砂輪基體精加工:將磨削加工后的砂輪基體緊固在高精度數(shù)控車床的夾具上，效驗孔跳動< 0.002mm，端面跳動< 0.005mm，然后精車外圓輪廓，精磨砂輪基體輪廓度要求< 0.005mm，粗磨砂輪基體輪廓度要求< 0.02mm，兩端面各精車出> 3mm的臺階，和外圓輪廓一次裝夾加工完成，用三坐標檢測儀來檢測基體外圓輪廓和形位公差；
[0037]d、鍍層:采用電鍍金屬原理通過金屬結合劑在砂輪基體表面的沉積，將CBN磨料均勻固結在砂輪基體外圓輪廓上，CBN顆粒的埋入率控制在35~40%之間；
[0038]e、電鍍后的砂輪在數(shù)控車床上裝夾校正，以> 3000r/min的速率磨削仿形樣塊，用三坐標檢測儀來檢測樣塊輪廓，如有偏差則需對砂輪局部拋光修整；
[0039]f、修整好的砂輪做動平衡達到G0.4標準，即得成品。
[0040]實施例2
[0041]一種發(fā)動機氣門成型CBN砂輪的加工方法，包括以下步驟:
[0042]a、砂輪基體準備:砂輪基體采用40Cr鍛造件，調質硬度為HRC28~32，時效處理后經過探傷確保無裂紋和砂眼等缺陷；
[0043]b、砂輪基體半精加工:鍛造件半精車后根據實際生產情況，在兩端面上均勻加工出通孔，磨床加工出兩端面和內孔，待用，砂輪兩端面平行度要求< 0.005_，粗糙度Ra值≤0.8 μ m，內孔的圓度要求≤0.002mm,粗糙度Ra值≤0.8 μ m ;
[0044]C、砂輪基體精加工:將磨削加工后的砂輪基體緊固在高精度數(shù)控車床的夾具上，效驗孔跳動< 0.002mm，端面跳動< 0.005mm，然后精車外圓輪廓，精磨砂輪基體輪廓度要求< 0.005mm，粗磨砂輪基體輪廓度要求< 0.02mm，兩端面各精車出> 3mm的臺階，和外圓輪廓一次裝夾加工完成，用三坐標檢測儀來檢測基體外圓輪廓和形位公差；
[0045]d、鍍層:采用電鍍金屬原理通過金屬結合劑在砂輪基體表面的沉積，將CBN磨料均勻固結在砂輪基體外圓輪廓上，CBN顆粒的埋入率控制在45~50%之間；
[0046]e、電鍍后的砂輪在數(shù)控車床上裝夾校正，以> 3000r/min的速率磨削仿形樣塊，用三坐標檢測儀來檢測樣塊輪廓，如有偏差則需對砂輪局部拋光修整；
[0047]f、修整好的砂輪做動平衡達到G0.4標準，即得成品。
[0048]實施例3
[0049]一種發(fā)動機氣門成型CBN砂輪的加工方法，包括以下步驟:
[0050]a、砂輪基體準備:砂輪基體采用35CrMo鍛造件，調質硬度為HRC28~32，時效處理后經過探傷確保無裂紋和砂眼等缺陷；
[0051]b、砂輪基體半精加工:鍛造件半精車后根據實際生產情況，在兩端面上均勻加工出通孔，磨床加工出兩端面和內孔，待用，砂輪兩端面平行度要求< 0.005_，粗糙度Ra值≤0.8 μ m，內孔的圓度要求≤0.002mm,粗糙度Ra值≤0.8 μ m ;
[0052]C、砂輪基體精加工:將磨削加工后的砂輪基體緊固在高精度數(shù)控車床的夾具上，效驗孔跳動< 0.002mm，端面跳動< 0.005mm，然后精車外圓輪廓，精磨砂輪基體輪廓度要求<0.005mm，粗磨砂輪基體輪廓度要求< 0.02mm兩端面各精車出> 3mm的臺階，和外圓輪廓一次裝夾加工完成，用三坐標檢測儀來檢測基體外圓輪廓和形位公差；
[0053]d、鍍層:采用電鍍金屬原理通過金屬結合劑在砂輪基體表面的沉積，將CBN磨料均勻固結在砂輪基體外圓輪廓上，CBN顆粒的埋入率控制在40?45%之間；
[0054]e、電鍍后的砂輪在數(shù)控車床上裝夾校正，以> 3000r/min的速率磨削仿形樣塊，用三坐標檢測儀來檢測樣塊輪廓，如有偏差則需對砂輪局部拋光修整；
[0055]f、修整好的砂輪做動平衡達到G0.4標準，即得成品。
[0056]實施例4
[0057]根據實施例1?3所述方法制備的一種發(fā)動機氣門成型CBN砂輪,如圖1?3所示，包括砂輪本體I，所述砂輪本體I外圓周端面設置有與氣門盤錐面51、氣門頸部52及氣門桿部53外形匹配的第一磨面，所述砂輪本體I側面設置有可磨削氣門盤端部54的第二磨面。
[0058]作為本實施例的優(yōu)選方案，所述砂輪本體I側面還可以設有可磨削氣門盤端部倒角55的斜磨面4。
[0059]作為本實施例進一步優(yōu)選方案，所述砂輪本體I側面可增設環(huán)槽3，所述砂輪本體I側面圓周可增設連通環(huán)槽3的直槽2。所述環(huán)槽的深度和寬度均為2?4_ ;所述直槽的深度為2?4_，寬度為4?8mm。環(huán)槽和直槽的設計，可以有效排出大量碎屑，大大降低砂輪堵塞的幾率，提高了砂輪壽命，又可以把磨削液輸送到位，真正起到潤滑、冷卻的作用，避免氣門的燒傷，保證了磨削質量。
[0060]作為本實施例進一步的優(yōu)選方案，所述砂輪本體I側面外緣還可設置斜角X。氣門盤端部的直徑一般為多30?80mm，由于氣門和砂輪同時作回轉運動，砂輪的側面磨削區(qū)環(huán)寬須大于其半徑尺寸，才能將端面磨削到位。磨削過程是縱向一次進給完成的，砂輪側面容易被氣門盤端部撞擊，造成磨料層脫落，由于磨料和氣門盤端部大面積接觸，磨削液很難滲透到磨削部位，易造成砂輪的堵塞和工件燒傷等情況，本實施例在砂輪的側面外緣部分加工出一個X斜角過渡，斜角再與砂輪外圓圓弧連接，解決了砂輪被撞擊的問題，使得磨削過程平順進行。
[0061]以上對本發(fā)明實施例所提供的技術方案進行了詳細介紹，本文中應用了具體個例對本發(fā)明實施例的原理以及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只適用于幫助理解本發(fā)明實施例的原理；同時，對于本領域的一般技術人員，依據本發(fā)明實施例，在【具體實施方式】以及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發(fā)明的限制。
【權利要求】
1.一種發(fā)動機氣門成型CBN砂輪的加工方法，其特征在于，包括以下步驟: a、砂輪基體準備:采用金屬鍛造件，胚料粗加工，調質硬度為HRC28~32，時效處理后經過探傷確保無裂紋和砂眼等缺陷； b、砂輪基體半精加工:基體胚料半精車后在兩端面上均勻加工出沉孔，磨床加工出兩端面和內孔，待用； C、砂輪基體精加工:將磨削加工后的砂輪基體緊固在高精度數(shù)控車床的夾具上，效驗孔跳動≤0.002mm，端面跳動≤0.005mm，然后精車外圓輪廓，兩端面各精車出≥ 3mm的臺階，和外圓輪廓一次裝夾加工完成，用三坐標檢測儀來檢測基體外圓輪廓和形位公差； d、鍍層:采用電鍍金屬原理通過金屬結合劑在砂輪基體表面的沉積，將CBN磨料均勻固結在砂輪基體外圓輪廓上； e、電鍍后的砂輪在數(shù)控車床上裝夾校正，以>3000r/min的轉速磨削仿形樣塊，用三坐標檢測儀來檢測樣塊輪廓,如有偏差則需對砂輪局部拋光修整； f、修整好的砂輪做動平衡達到G0.4標準，即得成品。
2.根據權利要求1所述的一種發(fā)動機氣門成型CBN砂輪的加工方法，其特征在于:所述步驟a中砂輪基體采用45鋼、40Cr或35CrMo材料制備。
3.根據權利要求1所述的一種發(fā)動機氣門成型CBN砂輪的加工方法，其特征在于:所述步驟b中砂輪兩端面平行度要求≤ 0.005mm,粗糙度Ra值≤0.8 μ m,內孔的圓度要求≤0.002mm,粗糙度 Ra 值≤ 0.8 μ m。
4.根據權利要求1所述的一種發(fā)動機氣門成型CBN砂輪的加工方法，其特征在于:所述步驟c中精磨砂輪基體輪廓度要求≤ 0.005mm，粗磨砂輪基體輪廓度要求≤ 0.02mm。
5.根據權利要求1所述的一種發(fā)動機氣門成型CBN砂輪的加工方法，其特征在于:所述步驟d中金屬結合劑采用鎳合金。
6.根據權利要求1所述的一種發(fā)動機氣門成型CBN砂輪的加工方法，其特征在于:所述步驟d中CBN顆粒的埋入率控制在30~50%之間。
7.—種根據權利要求1~6任一項所述的加工方法制備的發(fā)動機氣門成型CBN砂輪，包括砂輪本體(1)，所述砂輪本體(1)外圓周端面設置有與氣門盤錐面(51)、氣門頸部(52)及氣門桿部(53)外形匹配的第一磨面，其特征在于:所述砂輪本體(1)側面設置有可磨削氣門盤端部(54)的第二磨面。
8.根據權利要求7所述的發(fā)動機氣門成型CBN砂輪，其特征在于:所述砂輪本體(1)側面設置有可磨削氣門盤端部倒角(55)的斜磨面(4)。
9.根據權利要求7所述的一種發(fā)動機氣門成型砂輪，其特征在于:所述砂輪本體(1)側面設置有環(huán)槽(3)，所述砂輪本體(1)側面圓周設置有連通環(huán)槽(3)的直槽(2)。
10.根據權利要求7所述的一種發(fā)動機氣門成型CBN砂輪，其特征在于:所述砂輪本體(I)側面外緣設置斜角X，所述斜角X角度為3~10°。
【文檔編號】B24D18/00GK103991040SQ201410212283
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年5月18日 優(yōu)先權日:2014年5月18日
【發(fā)明者】趙東輝, 于彥 申請人:鄭州眾邦超硬工具有限公司