[发明专利]高压共轨柴油发动机喷油器微小球座面精密电磨削工艺

说明书

技术领域

本发明属于微细特种加工技术领域，特别涉及一种高压共轨柴油发动机喷油器微小球座面精密电磨削工艺，面向应用于金属合金等导电材料的内凹微小球冠面精密加工。

背景技术

高压共轨柴油发动机系统可实现高喷射压力（120MPa～200MPa）、准确高速控制喷油正时和喷油量，使其成为强劲动力、经济环保的高性能内燃机系统。它是复杂的机电液控集成系统，代表了当今的综合性尖端技术。高精度零部件也体现了目前机械制造行业的最高加工水平。

电控喷油器在高压、高温和高频响应状态下工作，是共轨式柴油发动机系统中执行燃油喷射的关键部件，主要由电磁控制阀、控制活塞和喷油嘴偶件组成。电磁控制阀掌控油路的开启和关闭，调整供油量和共轨管内油压，要求反应快速、可靠密封和高耐磨性。为达到高压共轨柴油发动机系统性能的进一步提高，对控制阀材料、结构、制造精度提出了更高的设计要求。

控制阀执行偶件主要有平面阀、锥面阀和球面阀三种形式。球面阀可实现无密封间隙，被期待达到更好的密封性。但由于球座面设计为内凹微小球冠面（半径<1mm）、高形状精度（面形公差达±0.01mm）、高表面精度（<R_a0.08μm），这对精密加工工艺及装备提出了巨大挑战。

采用机械磨削工艺加工微小球座面，主轴转速需达到每分钟十万转量级。由于机械切削力、微小砂轮磨损，以及磨削加工热产生烧伤等问题，导致球座面加工精度较难精确控制。因此，机械磨削方法已难以达到微小球座面的高精度加工技术要求。

基于非接触式电加工原理，微细电火花加工和微细电解加工不受工件材料强度、硬度和韧性的影响，采用微小成型电极一维进给复制成型加工方式，或采用简单截面微细电极三维扫描加工方式，可在高硬度导电材料上加工出三维微小型腔。但由于电火花加工过程中较严重的电极损耗问题，现有的微细电火花加工工艺还无法达到微小球座面的形状尺寸精度要求；而且因为电火花放电产生的微凹坑和热影响层，也无法达到微小球座面的表面加工精度要求。

微细电解加工的阳极工件材料以离子形式去除，具有实现无热影响层、无残余应力的纳米镜面加工潜力；但若受到杂散电场影响（电解液内电场到达阳极工件，材料即会被蚀除），将无法成型高尺寸精度的三维微小型腔；采用低浓度电解液、低加工电压、超短脉冲的定域性控制方法，可有效减少或避免杂散电场影响，但造成三维型腔的微细电解加工效率极低，使其无法忍受甚至不能完成加工过程。这使现有微细电解加工工艺也难于满足微小球座面的加工技术要求。

发明内容

为实现高压共轨柴油发动机系统中喷油器控制阀上球座面（内凹微小球冠面的精密加工，结合微细电火花加工和微细电解加工技术优势，本发明提出一种高压共轨柴油发动机喷油器微小球座面的精密电磨削工艺。

此加工工艺主要包括两个步骤：

步骤一，球座面工件球座面（内凹微小球冠面）的线电极微细电火花磨削加工过程，实现球座面的精密成形加工，并留有微薄加工余量。

步骤二，球座面工件球座面的线电极微细电解磨削加工过程，去除微薄加工余量并进行表面抛光，实现球座面的最终形状和表面精度，达到球座面加工技术要求。

具体的工艺流程为：

（1）根据球座面的形状尺寸和加工技术要求，安装定位与其匹配的导向端为半圆形或弧形曲面的线电极导向片，并使线电极导向片的对称轴与球座面工件的旋转对称轴同轴定位；

（2）在线电极导向片与球座面工件上接通微细电火花加工用脉冲电源，采用水基或油基工作液作为电介质；通过球座面工件的旋转运动、线电极在线电极导向片上的缓慢进给运动、线电极导向片与球座面工件沿对称轴相对进给运动，进行线电极与球座面工件之间的微细电火花线磨削过程；

（3）直到线电极与球座面工件之间的相对进给深度到达设定深度，关闭微细电火花加工脉冲电源；通过线电极进给运动，使线电极导向片上的线电极为一段未使用过的无损耗电极；

（4）将线电极导向片与球座面工件上的电源切换为微细电解加工高频窄脉冲电源，调整可以控制加工定域性的相关条件，通过球座面工件旋转运动、线电极导向片与球座面工件沿对称轴的微量进给，进行线电极与球座面工件之间的微细电解线磨削过程；

（5）持续步骤（4）的工艺，直到完全去除预留的加工余量，并同时完成表面的抛光，实现球座面工件的最终形状和表面精度。

所述线电极导向片的导向端形状与球座面工件待加工的内凹曲面相匹配。