發動機工作(zuò)時(shí)，可燃氣體(tǐ)在缸蓋燃燒室壓縮後點燃，座圈承受着很高的熱負荷和機械負荷。這(zhè)要求座圈有很高的耐磨性和密封性。如(rú)果氣門在工作(zuò)時(shí)發生(shēng)中心偏移，既會導緻有害的熱傳導和氣門及導管孔的快(kuài)速磨損，還會造成耗油量增加。這(zhè)對座圈和導管孔的加工精度提出了(le)高要求。筆者所在工廠的缸蓋線在工藝規劃時(shí)就(jiù)充分(fēn)借鑒和吸收了(le)許多國際同行的經驗和教訓，特别是在座圈和導管孔的加工上(shàng)有着獨到之處。 

座圈底孔和導管底孔的加工 

1，定位方式： 

将缸蓋下(xià)平面和其上(shàng)的2個(gè)工藝銷孔作(zuò)為(wèi)缸蓋加工的統一(yī)的定位基準，采用“一(yī)面兩孔”的定位方式，可以很簡便地限制工件的6個(gè)自由度，定位穩定可靠，夾緊變形小，易于實現(xiàn)機床自動定位和自動夾緊。通過一(yī)次定位可以完成一(yī)個(gè)缸蓋的所有座圈與導管孔的加工，位置精度和生(shēng)産效率均滿足工藝要求。 

2，加工流程： 

1）複合锪座圈底孔及部分(fēn)導管底孔：我們選用的是GUHRING的複合锪刀（見圖1），2刃、内冷結構，PCD刀片。切削參數是：轉速為(wèi)8000r/min，進給速度為(wèi)1600mm/min； 

2）鑽導管底孔：我們選用的是GUHRING的直槽鑽（見圖2），2刃、内冷結構，PCD刀片。切削參數是：轉速為(wèi)12000r/min，進給速度為(wèi)3600mm/min。直槽鑽的鑽尖結構使其可在每條直槽的外緣處刃磨出2條刃帶，由于鑽頭與工件有4個(gè)接觸點，鑽頭在加工中更為(wèi)穩定，從而可以提高加工精度； 

3）複合鉸锪座圈底孔及導管底孔。我們選用的是GUHRING的複合鉸刀（見圖3），6刃、内冷結構，PCD刀片。該鉸刀帶尺寸微調功能(néng)。切削參數是：轉速為(wèi)7000r/min，進給速度為(wèi)2000mm/min。

3，注意事(shì)項： 

1）如(rú)果定位誤差過大，會導緻加工餘量不均勻，造成鉸刀鉸偏，尺寸超差； 
2）直槽鑽頭的切削刃缺少一(yī)個(gè)正前角，它的卷屑和斷屑能(néng)力很差，在加工延展性較好(hǎo)(hǎo)的材料時(shí)尤其如(rú)此。所以需要機床有較高的主軸轉速，切削速度越快(kuài)，形成的切屑就(jiù)越小； 
3）座圈底孔和導管底孔的加工坐标要與後續的座圈與導管孔的加工坐标盡可能(néng)一(yī)緻； 
4）缸蓋毛坯的相應位置不能(néng)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。 

座圈和導管的壓裝 

1，設備介紹： 

elwema專機，采用常溫方式對座圈和導管進壓裝（座圈和座圈底孔的過盈量為(wèi)0.06-0.098mm，導管和導管底孔的過盈量為(wèi)0.025-0.075mm）。座圈和導管的壓裝頭均同時(shí)裝有壓力傳感器(qì)和位移傳感器(qì)，操作(zuò)工可以通過壓力-位移監控系統對座圈和導管的壓裝狀況進行實時(shí)監控，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(shàng)定位不準）、壓斜等故障時(shí)，系統能(néng)夠及時(shí)報(bào)警，防止不合格件流到下(xià)道工序中去。機械手從輸送滾道上(shàng)抓取工件到壓裝位置進行離線壓裝，它的優點在于：輸送速度快(kuài)、壓裝位置（包括角度）可以通過程序調整，也(yě)能(néng)滿足産品變型的需要。在座圈壓入過程中，有頂杆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(shì)項： 

（1）要檢查和确認設備在壓裝前是否自動對所有座圈底孔、導管底孔噴塗潤滑油； 

（2）将座圈的導向部分(fēn)由原來(lái)的45°斜角結構更改為(wèi)圓弧結構，防止座圈壓偏； 

（3）設置合理(lǐ)的壓力—位移控制參數。以座圈壓裝為(wèi)例，座圈的壓入狀況通過控制器(qì)監控：座圈未進人(rén)座圈底孔時(shí)壓入力為(wèi)零；進入座圈孔時(shí)壓人(rén)力增大，但(dàn)繼續向前推進過程中壓力基本保持平穩，壓力應在控制範圍内；座圈壓入到底時(shí)壓力升高，行程基本不變，到底後的行程與壓力應在設定的控制範圍内。設定控制值需要根據一(yī)定的樣本試裝數據進行确定，并需要在生(shēng)産過程中不斷優化(huà)。 

座圈和導管孔的精加工 

1、 座圈錐面和導管孔的具體(tǐ)要求： 

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

2、 加工設備介紹： 

4台Grob雙主軸數控專機作(zuò)為(wèi)座圈和導管的精加工設備。4台設備面對面布置，組成2個(gè)加工單元，每個(gè)加工單元的2台設備分(fēn)别加工缸蓋進、排氣側的座圈。加工單元内的2台設備之間(jiān)工件傳輸通過回轉工作(zuò)台實現(xiàn)。每台機床同時(shí)加工1個(gè)工件。通過雙主軸、回轉工作(zuò)台交換結構以及可以實現(xiàn)的數控插補功能(néng)，充分(fēn)滿足了(le)加工節拍和産品柔性化(huà)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管孔進行精加工，它具有以下(xià)優點： 

1） 在同一(yī)軸線上(shàng)車削座圈錐面和槍鉸導管孔，同軸度能(néng)夠得到很好(hǎo)(hǎo)的保證； 
2） 由于座圈是材料較硬，以锪削方式加工座圈時(shí)，刀刃磨損較快(kuài)，這(zhè)種磨損缺陷會複制在座圈的凡爾線面上(shàng)，從而影響密封性。車削座圈就(jiù)可以避免該問題的發生(shēng)； 
3） 分(fēn)半精車、精車加工，可以根據需要分(fēn)配加工餘量，減少精車切削力，座圈表面粗糙度可以得到保證； 
4） 導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(tǐ)上(shàng)的兩根導向條來(lái)導向和支承切削力，對加工餘量的不均勻敏感程度較低(dī)，這(zhè)有利于保證座圈與導管孔的同軸度； 
5） 可以通過伺服電機變速，解決座圈和導管孔加工切削速度不一(yī)緻的問題； 
6） 可以通過軸向和徑向的兩軸聯動進給方式實現(xiàn)座圈面的不同角度、不同直徑的組合加工。 

4、 座圈、導管孔的加工步驟（見圖4和圖5）： 

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

2）Z軸伺服電機正轉，驅動主軸以f1速度向後工進；W1(W3)軸步進電機反轉，驅動滑套推動斜進給刀架沿90°滑槽以f2速度沿徑向朝内滑動，這(zhè)時(shí)，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(wèi)CBN材料，徑向沿180°分(fēn)布，半精車刀切削在先，精車刀切削在後，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(shí)，主軸進給停止；W1(W3)軸步進電機繼續反轉，驅動滑套推動斜進給刀架沿90°滑槽以105mm/min沿徑向朝内滑動，這(zhè)時(shí)，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(shí)，Z軸伺服電機反轉，驅動主軸以f3速度向前工進；W1(W2)軸步進電機反轉，驅動滑套推動斜進給刀架沿90°滑槽以f4速度沿徑向朝内滑動，這(zhè)時(shí)，車刀以f3和f4的合成進給速度（105mm/min）切削出60°錐面； 

5）SP1(SP2)軸伺服電機将主軸轉速提至3200r/min，W2軸步進電機反轉，通過推杆推動槍鉸刀（單刃、内冷、PCD刀片）向前進給，鉸刀在導向套的引導下(xià)，以600mm/min完成對導管孔的加工。鉸刀縮回原位。 

6）Z軸伺服電機反轉，驅動主軸以300mm/min退回，斜進給刀架回原位，加工循環結束。

座圈和導管孔的精密檢測 

1，座圈的圓度和跳(tiào)動量的檢具。 

1）檢具的氣動測頭配置（見圖6）： 

（1）導管部分(fēn)的2個(gè)測量截面有4個(gè)孔式氣動噴嘴，呈180°分(fēn)布；座圈部分(fēn)有l個(gè)球形接觸式氣動噴嘴； 
（2測量圓度和跳(tiào)動量時(shí), 測頭需要旋轉一(yī)周，為(wèi)增加耐磨性，座圈部分(fēn)鑲嵌了(le)6個(gè)硬質合金(jīn)點； 
（3）手柄部分(fēn)配有電機，用于驅動測頭的旋轉； 
（4）測量時(shí)檢具手柄定位在定位闆上(shàng), 用以排除測量結果的人(rén)為(wèi)誤差； 
（5）根據圓度和跳(tiào)動量的最大公差要求配置綜合校(xiào)準件（最大/最小值）, 用于日常标定。

2，測量原理(lǐ)： 

測頭的座圈部分(fēn)有一(yī)段圓弧面作(zuò)為(wèi)測量的機械基準，測量過程中球心位置保持不變；導管部分(fēn)兩截面各布置2個(gè)噴嘴（T1，T2，T3，T4）,測量導管孔的中心BE1=(TI-T2)/2和BE2=(T3-T4)/2；以座圈球心及導管孔的下(xià)截面中心BE3為(wèi)基準軸，計算(suàn)導管孔的上(shàng)截面BE2的偏移量α＇=BEI-BE2 x(X-Y)/x；然後将上(shàng)述偏移量延伸至座圈量規直徑BE3上(shàng)的偏移量α=α＇x y/v，通過公式計算(suàn)出導管孔相對座圈的同軸度。 

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

座圈部分(fēn)的球形噴嘴(T5)在測頭旋轉過程中，掃描座圈并計算(suàn)圓度；同時(shí)通過導管孔相對座圈的同軸度的測量數據合并計算(suàn)座圈的跳(tiào)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）帶環形噴嘴的專用氣動塞規, 用以測量座圈的密封性； 
（2）帶2 個(gè)180°對稱分(fēn)布的球形噴嘴的專用氣動塞規，用以測量座圈的角度； 
（3）角度最小值标準件，角度最大值+洩漏最小值組合标準件和洩漏最大值标準件。 

2）測量原理(lǐ)： 

座圈密封性測頭與量規直徑接觸位置上(shàng)布置一(yī)個(gè)環形氣動噴嘴測量座圈的密封性, 在噴嘴氣環的上(shàng)下(xià)端各有一(yī)個(gè)寬度約為(wèi)0.1mm理(lǐ)想貼合面, 與座圈貼合，氣環處于座圈量規直徑處，測頭最大程度模拟座圈與氣門的裝配狀态；如(rú)果與座圈與氣環上(shàng)下(xià)貼合之間(jiān)完全密封，則壓縮空氣無法從氣環中流出；反之，如(rú)果缸蓋座圈的圓度、跳(tiào)動、粗糙度等工藝參數不合格，或存在斷帶等加工缺陷時(shí)，都會造成氣環中存在一(yī)定的氣流量，氣流量的大小通過與最大、最小洩漏标準件的對比，可以得出被測座圈的洩漏量。 

座圈角度側頭靠近座圈上(shàng)邊緣有一(yī)條寬度為(wèi)0.1mm的環形定位面，靠近座圈下(xià)邊緣處2個(gè)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(huà)時(shí)，球形氣動噴嘴的位移量也(yě)會随之發生(shēng)變化(huà)，将變化(huà)量與角度标準件進行對比，可以得出被測座圈的角度值。