气门车夹具调整方法存在的问题改进措施航天模型

1、气门车锥面及其夹具介绍

车气门锥面时，使用弹簧夹头用图1所示夹具加工。夹具定位锥孔与车床主轴凸缘相连，通过夹具端面上的安装孔用螺钉固定在车床主轴上。图中未画弹簧夹头拉杆和主轴。弹簧夹头在弹簧夹头座中不能旋转。弹簧夹头座与夹具座径向间隙配合，夹具座与夹头径向间隙配合，通过调节螺钉（共3个，基本均分在与夹具轴线垂直的一个平面内）可调整夹头座与夹具座的同轴度。安装螺钉、固定螺钉和调节螺钉各3个沿圆周均布。

图1改进前车锥面夹具

1.调节螺钉2.夹具座3.弹簧夹头座

4.气门5.弹簧夹头6.固定螺钉

2、夹具调整方法及存在的问题分析

如图2所示，当夹具安装固定（图中未画主轴及固定螺钉）在主轴上后，在弹簧夹头中夹住调整杆（也称标准杆、样棒，也就是直径与待加工气门直径相同，圆柱度较好的圆棒），不断调节3个调节螺钉，使调整杆远端（约与气门的锥面同一轴向位置）跳动达到气门锥面容许跳动（气门锥面相对于气门本身轴线跳动）的约1/3以内，一般为0.02mm以内(所用车床主轴跳动0.015mm以内)。经此调整后的夹具加工的气门锥面跳动合格，但有的气门锥角不合格。但有许多的夹具，无论怎么调整（调整时间常达数天）调整螺钉1，调整杆的远轴向圆跳动动也达不到要求，甚至超过气门锥面容许跳动（一般为0.06mm）。在调整中发现，一般经过调整后调整杆近轴向圆跳动动小于远端，近端与远端的跳动常不一致。这是为什么呢？这个问题详细说明及数学证明、推导比较费篇幅，这里只简单举例说一下。一般说来，调整杆或工件的轴线与车床主轴的旋转轴线是空间相交的，参见图3所示。图3中，假设调整杆轴线与车床主轴旋转轴线平面内相交（实际交角要小得多）；调整杆1位置为旋转过程中的最高位置，2位置为最低位置；跳动测量位置a靠近轴线交叉点，一般为图2中的近端；跳动测量位置b远离轴线交叉点，一般为图2中的远端；δa为测量位置a调整杆最高点与最低点间测量跳动时的表变动值；δb为测量位置b调整杆最高点与最低点间测量跳动的表变动值；由于实际交角极小，δa与δb几乎就是调整杆在夹具上测得的跳动值。可以证明，当交角非常小时，这个交角所引起的锥面跳动值近似地等于2L×tanα。式中L为车床主轴旋转轴线与调整杆或气门杆部轴线交点至测量点的轴向长度，α为两轴线的夹角。设L＝120mm、α＝0.05°＝3′，则跳动为0.21mm。这是非常大的。由此可见，即当两轴线相交时，样棒上不同位置的点与机床旋转轴线间的距离是不一样的，因此会出现调整杆的近端与远轴向圆跳动动不一致的情况。虽然调整交叉点的位置可以基本消除调整杆测量时的跳动，比如调整到轴线的交叉点就在锥面位置（轴向），即调整杆远端，此时加工的气门跳动也合格，但加工出的气门锥面角度一边增大α而对边减小α，可能超差。这里就不再细说。因此，要想消除锥面跳动，使锥角合格，加工时气门杆部必须与车床主轴旋转轴线重合。由于调节螺钉基本只能使调整杆（气门）轴线平移，很难消除两轴线间的交叉角度。而且一般说来，实际情况往往是空间交叉，要想用调节螺钉调整使两轴线重合，实际操作往往无法进行甚至不可能，也就无法使调整杆或气门轴线和机床旋转轴线重合。因此，调整必须既能平移夹具轴线又能旋转夹具轴线且可独立分开进行。

图2改进前车锥面夹具调整

1.调节螺钉2.夹具座3.弹簧夹头座4.调整杆5.弹簧夹头6.固定螺钉

图3机床旋转轴线与调整杆轴线相关位置关系

3、夹具及其使用方法改进

如图4所示，一是在夹具上增加调节螺钉（件5），总数3个，与调节螺钉（件1）错开沿圆周均布。二是把调整杆改成气门样件。推荐的气门样件如图5所示，用精度较高的气门也可以。调整时，首先调整螺钉组2旋转样件的轴线使气门样件大端面（根据需要确定测量点圆周直径）的轴向圆跳动在0.02mm以内（根据实际需要确定具体值），基本消除交叉，变成两轴线平行；其次调节螺钉组（件１）平移样件轴线使气门样件大外圆跳动在0.02mm以内（根据实际需要确定具体值），使两轴线重合；此时调整即宣告完成。

图4改进后车锥面夹具

1、5.调节螺钉2.夹具座3.弹簧夹头座4.弹簧夹头6.锁紧螺母

图5气门样件

4、结语

以杆部作为基准车加工（也包括类似的外圆磨削）气门锥面及类似面，比如大外圆和大端面，如此加工面相对杆部的跳动和锥面角度偏差有严格的要求，务必使加工时气门杆部轴线与车床旋转轴线有较高的重合度。为此，当夹具的精度达不到此要求时，应分开设置夹具轴线（气门加工时的杆部轴线）的旋转调整装置（如本例中的件5调节螺钉组）和平移调整装置（如本例中的件调节螺钉组）。调整时，应先调件5螺钉组使夹具轴线与旋转轴线平行，再调件1螺钉组使两轴线重合。通过改进，调整时间一般在0.5h以内，极少有怎么也调不合格的情况。加工的气门锥面跳动和锥面角度均合格。

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