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發(fā)動機工作時，可燃氣體在缸蓋燃燒室壓縮后點燃，座圈承受著很高的熱負荷和機械負荷。這要求座圈有很高的耐磨性和密封性。如果氣門在工作時發(fā)生中心偏移，既會導(dǎo)致有害的熱傳導(dǎo)和氣門及導(dǎo)管孔的快速磨損，還會造成耗油量增加。這對座圈和導(dǎo)管孔的加工精度提出了高要求。筆者所在工廠的缸蓋線在工藝規(guī)劃時就充分借鑒和吸收了許多國際同行的經(jīng)驗和教訓(xùn)，特別是在座圈和導(dǎo)管孔的加工上有著獨到之處。 

座圈底孔和導(dǎo)管底孔的加工 

1，定位方式： 

將缸蓋下平面和其上的2個工藝銷孔作為缸蓋加工的統(tǒng)一的定位基準，采用“一面兩孔”的定位方式，可以很簡便地限制工件的6個自由度，定位穩(wěn)定可靠，夾緊變形小，易于實現(xiàn)機床自動定位和自動夾緊。通過一次定位可以完成一個缸蓋的所有座圈與導(dǎo)管孔的加工，位置精度和生產(chǎn)效率均滿足工藝要求。 

2，加工流程： 

1）復(fù)合锪座圈底孔及部分導(dǎo)管底孔：我們選用的是GUHRING的復(fù)合锪刀（見圖1），2刃、內(nèi)冷結(jié)構(gòu)，PCD刀片。切削參數(shù)是：轉(zhuǎn)速為8000r/min，進給速度為1600mm/min； 

2）鉆導(dǎo)管底孔：我們選用的是GUHRING的直槽鉆（見圖2），2刃、內(nèi)冷結(jié)構(gòu)，PCD刀片。切削參數(shù)是：轉(zhuǎn)速為12000r/min，進給速度為3600mm/min。直槽鉆的鉆尖結(jié)構(gòu)使其可在每條直槽的外緣處刃磨出2條刃帶，由于鉆頭與工件有4個接觸點，鉆頭在加工中更為穩(wěn)定，從而可以提高加工精度； 

3）復(fù)合鉸锪座圈底孔及導(dǎo)管底孔。我們選用的是GUHRING的復(fù)合鉸刀（見圖3），6刃、內(nèi)冷結(jié)構(gòu)，PCD刀片。該鉸刀帶尺寸微調(diào)功能。切削參數(shù)是：轉(zhuǎn)速為7000r/min，進給速度為2000mm/min。

3，注意事項： 

1）如果定位誤差過大，會導(dǎo)致加工余量不均勻，造成鉸刀鉸偏，尺寸超差； 
2）直槽鉆頭的切削刃缺少一個正前角，它的卷屑和斷屑能力很差，在加工延展性較好的材料時尤其如此。所以需要機床有較高的主軸轉(zhuǎn)速，切削速度越快，形成的切屑就越小； 
3）座圈底孔和導(dǎo)管底孔的加工坐標要與后續(xù)的座圈與導(dǎo)管孔的加工坐標盡可能一致； 
4）缸蓋毛坯的相應(yīng)位置不能有夾渣、縮孔、冷隔、飛邊等鑄造缺陷，否則會影響刀具的正常切削。 

座圈和導(dǎo)管的壓裝 

1，設(shè)備介紹： 

elwema專機，采用常溫方式對座圈和導(dǎo)管進壓裝（座圈和座圈底孔的過盈量為0.06-0.098mm，導(dǎo)管和導(dǎo)管底孔的過盈量為0.025-0.075mm）。座圈和導(dǎo)管的壓裝頭均同時裝有壓力傳感器和位移傳感器，操作工可以通過壓力-位移監(jiān)控系統(tǒng)對座圈和導(dǎo)管的壓裝狀況進行實時監(jiān)控，當出現(xiàn)漏壓、壓裝不到位、壓廢（工件尺寸超差、壓裝件在壓頭上定位不準）、壓斜等故障時，系統(tǒng)能夠及時報警，防止不合格件流到下道工序中去。機械手從輸送滾道上抓取工件到壓裝位置進行離線壓裝，它的優(yōu)點在于：輸送速度快、壓裝位置（包括角度）可以通過程序調(diào)整，也能滿足產(chǎn)品變型的需要。在座圈壓入過程中，有頂桿頂住氣門彈簧底座位置，用于抵消壓入力，防止工件變形。 

2，注意事項： 

（1）要檢查和確認設(shè)備在壓裝前是否自動對所有座圈底孔、導(dǎo)管底孔噴涂潤滑油； 

（2）將座圈的導(dǎo)向部分由原來的45°斜角結(jié)構(gòu)更改為圓弧結(jié)構(gòu)，防止座圈壓偏； 

（3）設(shè)置合理的壓力—位移控制參數(shù)。以座圈壓裝為例，座圈的壓入狀況通過控制器監(jiān)控：座圈未進人座圈底孔時壓入力為零；進入座圈孔時壓人力增大，但繼續(xù)向前推進過程中壓力基本保持平穩(wěn)，壓力應(yīng)在控制范圍內(nèi)；座圈壓入到底時壓力升高，行程基本不變，到底后的行程與壓力應(yīng)在設(shè)定的控制范圍內(nèi)。設(shè)定控制值需要根據(jù)一定的樣本試裝數(shù)據(jù)進行確定，并需要在生產(chǎn)過程中不斷優(yōu)化。 

座圈和導(dǎo)管孔的精加工 

1、 座圈錐面和導(dǎo)管孔的具體要求： 

座圈的凡爾線面對導(dǎo)管孔的跳動量不大于0.04mm，座圈面分別由150°、90°和60°的3個錐面形成。90°面為凡爾線所在面，它的角度公差為30＇，表面粗糙度為Ral.6；導(dǎo)管孔的直徑為φ600.025，表面粗糙度為Ra0.2—1.6。座圈、導(dǎo)管的材質(zhì)均為粉末冶金，排氣座圈的硬度為HRA66～76，進氣座圈的硬度為HRB75～105，導(dǎo)管的硬度為HRB60～90。 

2、 加工設(shè)備介紹： 

4臺Grob雙主軸數(shù)控專機作為座圈和導(dǎo)管的精加工設(shè)備。4臺設(shè)備面對面布置，組成2個加工單元，每個加工單元的2臺設(shè)備分別加工缸蓋進、排氣側(cè)的座圈。加工單元內(nèi)的2臺設(shè)備之間工件傳輸通過回轉(zhuǎn)工作臺實現(xiàn)。每臺機床同時加工1個工件。通過雙主軸、回轉(zhuǎn)工作臺交換結(jié)構(gòu)以及可以實現(xiàn)的數(shù)控插補功能，充分滿足了加工節(jié)拍和產(chǎn)品柔性化的要求。 

3、 刀具介紹： 

Mapal的雙層套裝主軸專用刀具對座圈和導(dǎo)管孔進行精加工，它具有以下優(yōu)點： 

1） 在同一軸線上車削座圈錐面和槍鉸導(dǎo)管孔，同軸度能夠得到很好的保證； 
2） 由于座圈是材料較硬，以锪削方式加工座圈時，刀刃磨損較快，這種磨損缺陷會復(fù)制在座圈的凡爾線面上，從而影響密封性。車削座圈就可以避免該問題的發(fā)生； 
3） 分半精車、精車加工，可以根據(jù)需要分配加工余量，減少精車切削力，座圈表面粗糙度可以得到保證； 
4） 導(dǎo)管孔的加工采用單刃鉸刀，該刀具在鉸削過程中是依靠布置在刀體上的兩根導(dǎo)向條來導(dǎo)向和支承切削力，對加工余量的不均勻敏感程度較低，這有利于保證座圈與導(dǎo)管孔的同軸度； 
5） 可以通過伺服電機變速，解決座圈和導(dǎo)管孔加工切削速度不一致的問題； 
6） 可以通過軸向和徑向的兩軸聯(lián)動進給方式實現(xiàn)座圈面的不同角度、不同直徑的組合加工。 

4、 座圈、導(dǎo)管孔的加工步驟（見圖4和圖5）： 

1）主軸以1500r/min旋轉(zhuǎn)，Z軸伺服電機反轉(zhuǎn)，驅(qū)動主軸以300mm/min向前快進到起始加工位置； 

2）Z軸伺服電機正轉(zhuǎn)，驅(qū)動主軸以f1速度向后工進；W1(W3)軸步進電機反轉(zhuǎn)，驅(qū)動滑套推動斜進給刀架沿90°滑槽以f2速度沿徑向朝內(nèi)滑動，這時，車刀以f1和f2的合成進給速度（105mm/min）切削出150°錐面。車刀有半精車刀和精車刀2把，刀片為CBN材料，徑向沿180°分布，半精車刀切削在先，精車刀切削在后，兩者軸向位置相距0.1mm； 

3）當精車刀切削到150°面與90°面的交接處時，主軸進給停止；W1(W3)軸步進電機繼續(xù)反轉(zhuǎn)，驅(qū)動滑套推動斜進給刀架沿90°滑槽以105mm/min沿徑向朝內(nèi)滑動，這時，車刀以該進給速度切削出90°錐面。 

4）當精車刀切削到90°面與60°面的交接處時，Z軸伺服電機反轉(zhuǎn)，驅(qū)動主軸以f3速度向前工進；W1(W2)軸步進電機反轉(zhuǎn)，驅(qū)動滑套推動斜進給刀架沿90°滑槽以f4速度沿徑向朝內(nèi)滑動，這時，車刀以f3和f4的合成進給速度（105mm/min）切削出60°錐面； 

5）SP1(SP2)軸伺服電機將主軸轉(zhuǎn)速提至3200r/min，W2軸步進電機反轉(zhuǎn)，通過推桿推動槍鉸刀（單刃、內(nèi)冷、PCD刀片）向前進給，鉸刀在導(dǎo)向套的引導(dǎo)下，以600mm/min完成對導(dǎo)管孔的加工。鉸刀縮回原位。 

6）Z軸伺服電機反轉(zhuǎn)，驅(qū)動主軸以300mm/min退回，斜進給刀架回原位，加工循環(huán)結(jié)束。

座圈和導(dǎo)管孔的精密檢測 

1，座圈的圓度和跳動量的檢具。 

1）檢具的氣動測頭配置（見圖6）： 

（1）導(dǎo)管部分的2個測量截面有4個孔式氣動噴嘴，呈180°分布；座圈部分有l(wèi)個球形接觸式氣動噴嘴； 
（2測量圓度和跳動量時, 測頭需要旋轉(zhuǎn)一周，為增加耐磨性，座圈部分鑲嵌了6個硬質(zhì)合金點； 
（3）手柄部分配有電機，用于驅(qū)動測頭的旋轉(zhuǎn)； 
（4）測量時檢具手柄定位在定位板上, 用以排除測量結(jié)果的人為誤差； 
（5）根據(jù)圓度和跳動量的最大公差要求配置綜合校準件（最大/最小值）, 用于日常標定。

2，測量原理： 

測頭的座圈部分有一段圓弧面作為測量的機械基準，測量過程中球心位置保持不變；導(dǎo)管部分兩截面各布置2個噴嘴（T1，T2，T3，T4）,測量導(dǎo)管孔的中心BE1=(TI-T2)/2和BE2=(T3-T4)/2；以座圈球心及導(dǎo)管孔的下截面中心BE3為基準軸，計算導(dǎo)管孔的上截面BE2的偏移量α＇=BEI-BE2 x(X-Y)/x；然后將上述偏移量延伸至座圈量規(guī)直徑BE3上的偏移量α=α＇x y/v，通過公式計算出導(dǎo)管孔相對座圈的同軸度。 

計算公式: 同軸度=﹝(Tl-TZ)/2—(T3-T4)/2﹞x﹝(X-Y)/ X))x(Y/V)﹞ 

座圈部分的球形噴嘴(T5)在測頭旋轉(zhuǎn)過程中，掃描座圈并計算圓度；同時通過導(dǎo)管孔相對座圈的同軸度的測量數(shù)據(jù)合并計算座圈的跳動量。 

2，座圈的角度和密封性的檢具。 

1）檢具的氣動測頭配置（見圖6）： 
（1）帶環(huán)形噴嘴的專用氣動塞規(guī), 用以測量座圈的密封性； 
（2）帶2 個180°對稱分布的球形噴嘴的專用氣動塞規(guī)，用以測量座圈的角度； 
（3）角度最小值標準件，角度最大值+泄漏最小值組合標準件和泄漏最大值標準件。 

2）測量原理： 

座圈密封性測頭與量規(guī)直徑接觸位置上布置一個環(huán)形氣動噴嘴測量座圈的密封性, 在噴嘴氣環(huán)的上下端各有一個寬度約為0.1mm理想貼合面, 與座圈貼合，氣環(huán)處于座圈量規(guī)直徑處，測頭最大程度模擬座圈與氣門的裝配狀態(tài)；如果與座圈與氣環(huán)上下貼合之間完全密封，則壓縮空氣無法從氣環(huán)中流出；反之，如果缸蓋座圈的圓度、跳動、粗糙度等工藝參數(shù)不合格，或存在斷帶等加工缺陷時，都會造成氣環(huán)中存在一定的氣流量，氣流量的大小通過與最大、最小泄漏標準件的對比，可以得出被測座圈的泄漏量。 

座圈角度側(cè)頭靠近座圈上邊緣有一條寬度為0.1mm的環(huán)形定位面，靠近座圈下邊緣處2個180°對稱布置的球形噴嘴，當球形接觸式氣動噴嘴測量座圈的角度變化時，球形氣動噴嘴的位移量也會隨之發(fā)生變化，將變化量與角度標準件進行對比，可以得出被測座圈的角度值。