[发明专利]喷油嘴喷孔加工工艺及设备

说明书

本发明是一种喷油咀喷孔的加工工艺及设备。

喷油咀喷孔的加工质量直接影响到喷油咀的喷雾特性，从而对柴油机的动力指标，经济指标以及环境污染等都有很大的影响，尤期在国际上能源紧张的情况下，提高喷孔加工质量具有十分重要的意义。目前国内外加工喷油咀喷孔的主要方法有：普通钻削、高速钻削、电火花加工和激光加工等。日本等国采用高速钻孔，钻头转速已高达18万转/分，采用多孔硬质合金空气轴承及硬质合金钻头。这条技术路线由于装置成本高，存在一系列高难技术问题。所以，在我国是不合适的。虽然国内已生产出了空气蜗轮主轴，但从应用厂家实际使用来看，既使采用多工序钻孔（打中心孔-钻孔-扩孔），精度也很难达到要求。电火花加工、激光加工等不仅设备成本太高，而且质量不易保证。基于这种情况，我国现生产中大多数仍采用着普通钻床加工喷油咀喷孔，但是，加工质量不高，效率低下，主要表现在：钻头钻入稳定性差、孔口不圆、孔表面粗糙、孔口有毛刺。由于钻头直径小（φ0.3mm左右），极易折断。特别是喷孔钻削加工后，还需要二次去除孔口毛刺及进行压力室端孔口锐缘的倒角，以保证喷油咀喷雾特性所要求的圆角，工艺上十分麻烦。

本发明的目的是提供一种喷油嘴喷孔的加工工艺及设备，使其加工的喷孔精度及表面质量提高成本降低，并可直接除去毛刺及其在压力室端形成圆角。

本发明所述的喷油咀喷孔加工工艺是先由低频振动钻削设备对喷油咀喷孔进行低频振动钻削，之后由混合流喷射加工设备对其进行混合流喷射加工，振动钻床的主轴（3）在高速回转的同时做轴向低频振动及进给运动，对喷油咀喷孔进行钻削，之后将喷油咀工件置于混合流喷射加工设备的工作台（13）上，由喷枪（16）喷出的磨液对喷油咀喷孔进行加工。

加工喷油咀喷孔时，先由低频振动钻削保证孔的精度和粗糙度，消减毛刺，再由混合流喷射加工进一步消除毛刺、倒圆角及进一步降低孔表面粗糙度。

本发明所述的喷油咀喷孔低频振动钻削设备，主要由控制柜（1）、台式钻床（2）、电机转子及主轴（3）、电机壳（4）、定子（5）、轴承（6）、钢球（7）、弹簧（8）、振动架（9）、电磁铁（10）组成，振动轴采用分离式结构，由固定振动架（9）上的电磁铁（10）激振，通过钢球（7）将振动传至电机壳（4），再通过轴承（6）将其传递给转子及主轴（3），在弹簧（8）的作用下实现低频轴向振动，主轴进给时，电机壳（4）在钻床主轴套内滑动，从而使主轴可以同时实现高速回转、轴向振动及无爬行、无干涉的进给运动，由于振动轴采用两部分，防止了电机壳外表面滑动副之间在进给运动时发生的干涉，同时由于一面振动一面进给避免了进给过程的爬行现象，防止了由于进给突然增大而引起的钻头折断。这样，通过在加工中使钻床主轴在旋转的同时，附加上一个轴向振动，并利用钻头切削刃的振动来改变传统的钻削过程，有效地改善入钻、切削、排屑等状态。

本发明所述的混合流喷射加工设备，主要由磨液泵（11）、管道（12）、工作台（13）、排气孔（15）、喷枪（16）、照明灯（17）、观察窗（18）、操作孔（19）、工作室（20）、钢丝网（21）、磨液槽（22）、压缩空气源（23）、搅拌器（24）、阀门（25）组成，其特征为在喷枪的气路（31）上设有由弹簧（34）与钢球（35）组成的单向阀。当一定浓度的磨液（磨料、水、防锈剂、化学活性剂的混合物与压缩空气混合后从喷枪咀（28）高速喷出，从喷油咀工件（14）中孔（40）上端进入，因为是直线流径中孔及压力室座面（42），对中孔及座面的切削作用较弱，只起到抛光作用，当混合流转弯流入小面积的喷孔（37）时，因截面积改变，磨料转动，产生弯转效应，其切削作用增强，比前者大近百倍，在一定的喷射加工时间内能去除喷孔压力室端的毛刺并形成圆角。经实验证明，由混合流进一步加工后，喷孔表面粗糙度进一步下降1-2级，使Ra达到0.4～0.8μm;去除了压力室端毛刺并成形圆角;提高了喷孔尺寸一致性，从而改善了喷油咀的喷雾特性。由于喷油咀喷孔孔径很小，当不加压缩空气工作时，磨液会沿喷枪（16）的气路（31）向右倒流，造成气路堵塞。为避免这一现象，作为本发明技术特征之一的是在喷枪气路上的压缩空气入口端设置了一个单向阀，它由弹簧（34）和钢球（35）组成，从而避免了磨液倒流。