数控全自动针阀体大端面超精磨床简介

徐公志 胡 苗 郎咸强 张玉进 翟淑珍 苏延龙



数控全自动针阀体大端面超精磨床简介

徐公志1胡 苗2郎咸强1张玉进1翟淑珍1苏延龙1

(1. 山东奥太电气有限公司 济南 250101；2. 山东省淄博市淄川区经济和信息化局 山东淄博255100)

针对油泵油嘴行业中针阀体零件的超精加工，介绍了一种磨削针阀体大端面的专用磨床。分析了针阀体大端面的精度要求，详细介绍了数控全自动针阀体大端面超精度磨床为实现以磨代研功能，改变了油泵油嘴高精尖行业超精加工的传统工艺，降低了生产成本，实现了生产自动化。

数控磨床 针阀体 超精磨床

目前，国内油泵油嘴行业三副偶件的平面超精加工依然沿续传统的研磨工艺，而以磨代研的先进工艺在国内油泵油嘴行业典型零件端面加工中尚未普及推广。

随着国际竞争的日趋激烈，国内汽车、摩托车行业对尾气排放、噪音等环保要求越来越高，相应油泵油嘴行业关键零件的加工精度要求也越来越高。这对国内油泵油嘴行业相关企业的压力很大。为提高零件加工的精度，改变传统落后的加工工艺势在必行。数控全自动针阀体大端面超精磨床的出现，满足了国内油泵油嘴行业针阀体大端面磨削的工艺要求。

1 磨床的用途

数控全自动针阀体大端面超精磨床是针对油泵油嘴行业针阀体等关键零件(平面度、尺寸位置精度要求很高的端面)的超精加工而研制开发的全自动、四工位的高精高效设备。该磨床极大地提高了喷油器的内在质量，延长了使用寿命，具有较高的社会效益。该磨床除了加工针阀体大端面外，还可加工其它一些平面度要求较高的偶件，如：柱塞偶件、出油阀偶件等，均能满足工艺要求。

加工针阀体大端面工艺要求如图1所示。

图1 针阀体大端面的精度要求

2 针阀体大端面精度指标

端面平面度 ≤0.000 9 mm

端面对中孔的垂直度 ≤0.03 mm

端面对中孔锥面的尺寸公差 ±0.02 mm

端面表面粗糙度a0.2 μm

生产节拍 ≤2 s

3 磨床主要技术参数

加工针阀体直径 10～20 mm

砂轮最大线速度 粗磨 9.4 m/s

精磨 4.7 m/s

粗磨砂轮进给压力调整范围 0.1～0.5 MPa

精磨砂轮进给压力调整范围 0.05～0.5 MPa

砂轮电动机功率 粗磨 1.1 kW 精磨 0.75 kW

4 磨床的性能特点

(1)磨床采用了西门子802D数控系统，操作方便，安全可靠。

(2)磨床配有在线测量装置，与数控系统配合，可实现工件加工中的在线检测及加工过程中的闭环控制。

(3)磨床具有上料、下料、粗磨、精磨4个工位，可实现在一次装夹中完成针阀体大端面的超精加工，加工精度高，质量稳定。

(4)磨床具有稳定可靠的上、下料机构，配有装卸工件的机械手，可实现单机自动循环磨削。

(5)磨床配有气液转换装置，可实现机床超精加工时的恒压力进给。

(6)磨床的头架主轴和砂轮架主轴轴承均采用高精度滚动轴承，精度高、寿命长，同时维修、更换方便。

(7)磨床的进给导轨采用了双“V”型滚动导轨，进给灵敏，刚性好。

(8)磨床配有气垫，可减小机床调整时的阻力，减小摩擦，延长使用寿命，操作灵活方便。

(9)砂轮的轴线在水平及垂直二个方向均有角度调整机构(使其调整至与工件的轴线平行)，保证了加工表面的精度。

(10)采用了具有良好自锐性的砂轮，可实现在加工过程中工件与砂轮互相修整(砂轮不需要单独的修整机构)。

5 磨床的总体布置

磨床总体设计方案是在消化吸收德国THIELENHAUS公司样机的基础上制定的。具体内容如下：

磨床采用冷却箱、电气箱与主机分离的布局，控制系统采用了西门子802D数控制系统。头架及砂轮架均为卧式布置，采用碗形砂轮进行端面磨削，利用两轴线相互旋转的对研方式来加工零件的平面度。磨床配有自动上、下料机构，配有装卸工件的机械手。工件采用气动夹具夹持，头架具有上料、粗磨、精磨、下料4个工位，机械手将工件在上料工位中装入头架后，可在一次装夹中自动更换工位，完成对针阀体大端面的超精加工。

6 磨床关键技术及采取的措施

该磨床具有以下关键技术：

(1)模拟手工研磨的恒压力磨削；

(2)4工位自动分度机构；

(3)4工位的工件主轴旋转中心与砂轮主轴旋转中心的平行度控制；

(4)头架粗、精磨工位头架的旋转驱动；

(5)工件的装夹、定位及在线测量和控制；

(6)砂轮的自锐性及在磨削过程中砂轮与工件的相互修整；

为保证砂轮主轴及头架主轴的旋转精度、高精度滚动轴承的装配工艺，采取的措施有：

(1)磨床采用了气、液转换装置及恒压力进给机构。

(2)磨床设计了4工位分度机构。

(3)为保证砂轮主轴旋转中心与工件主轴旋转中心的平行度，砂轮架主轴轴向在水平及垂直两个方向均设计了调整锁紧机构。

(4)设计了粗、精磨工位的头架旋转驱动装置，并设有刹车装置，保证了粗、精磨工位工件主轴的旋转驱动及上、下料时工位主轴的静止。

(5)磨床具有工件定位装置，并配有在线检测装置。

(6)在国内找不到合适砂轮生产厂家的情况下，决定购买进口砂轮。

(7)严格执行装配工艺，在精磨主轴轴承装配时严禁发生敲击等不良操作。

7 结语

数控全自动针阀体大端面超精磨床的自动化程度及技术含量高。由于针阀体等零件端面加工精度要求很高，技术难度比较大，数控全自动针阀体大端面超精磨床的成功应用，改变了针阀体等零件在生产中的传统落后的工艺，生产效率高，加工精度好，解决了国内油泵油嘴行业中几大支柱企业生产中的技术难题，为针阀体大端面实现高精度磨削、为油泵油嘴高精尖行业解决进口机床价格居高不下的局面、降低油泵油嘴行业的生产成本和推动油泵油嘴行业的工艺优化起到了积极的作用。