軒卉 尹巧靈

大型流體集成閥塊數(shù)控加工中心加工技術(shù)探討

軒卉 尹巧靈

本文介紹了大型流體集成閥塊的常見(jiàn)結(jié)構(gòu)及其數(shù)控加工中心加工技術(shù)，并對(duì)加工過(guò)程中常遇到的刀具、加工工藝和關(guān)鍵結(jié)構(gòu)與部位的數(shù)控加工進(jìn)行了較深入的探討。

集成閥塊；常見(jiàn)結(jié)構(gòu)；工藝分析；刀具的設(shè)計(jì)

1.概述

大型流體集成閥塊因其結(jié)構(gòu)緊湊、一閥多能等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于船舶、航空航天等國(guó)防和民用領(lǐng)域。大型流體集成閥塊又因其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜、回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)多、體積及重量大，特別是其中一些常見(jiàn)、關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)，需要在一次裝夾中完成多個(gè)工位的鉆、鏜、螺紋、銑等工序內(nèi)容，傳統(tǒng)加工方法和加工設(shè)備不僅成本高，而且難以保證其加工精度和質(zhì)量。數(shù)控加工中心以其高柔性、高精度等優(yōu)異性能很好的解決了大型流體集成閥塊的加工難題。

2.大型流體集成閥塊的關(guān)鍵部位的常見(jiàn)結(jié)構(gòu)

2.1 關(guān)鍵部位的結(jié)構(gòu)

流體集成閥塊密封部位是閥加工的關(guān)鍵所在，這些部位加工質(zhì)量的好壞直接決定著閥的性能。流體集成閥塊常見(jiàn)的密封部位的結(jié)構(gòu)由以下幾種：

1為唇密封結(jié)構(gòu)，此處常與活門相配合，導(dǎo)向孔的尺寸公差、孔壁與R環(huán)形面的同軸度，以及R面、內(nèi)孔導(dǎo)向面的表面粗糙度要求較高；

2為錐形臺(tái)階面密封結(jié)構(gòu)，此處一般也與活門配合，形位公差、尺寸公差和表面粗糙度要求與唇密封結(jié)構(gòu)類似；

3為迫緊槽密封結(jié)構(gòu)，此處常與金屬密封墊片配合，一般為螺紋連接；

4為內(nèi)錐密封結(jié)構(gòu)，此處一般與球形接頭或度數(shù)相同的外錐配合，靠外螺紋連接。

2.2 密封部位的加工難點(diǎn)及工藝分析

2.2.1 大型流體集成閥塊加工設(shè)備的選擇 利用刀具加工回轉(zhuǎn)體機(jī)械零件的方式主要有兩種：一是刀具不動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)，二是工件不動(dòng)刀具旋轉(zhuǎn)。大型流體集成閥塊由于上面孔多且分布在閥體幾何中心外的不同部位，加上集成閥塊的重量和體積較大，這些孔特別是一些孔中既有螺紋又有錐面，如果采用閥體旋轉(zhuǎn)的方式加工，不僅需要大型的車床，還需要配重以防止發(fā)生意外事故。而采用刀具旋轉(zhuǎn)的方式加工，利用數(shù)控加工中心的高柔性特點(diǎn)，可以高質(zhì)量、低成本、高效率的完成這類產(chǎn)品的生產(chǎn)。

2.2.2 采用數(shù)控銑加工中心加工的加工難點(diǎn)分析 以下圖為例，材料為不銹鋼1Cr18Ni9Ti

E-E視圖的加工難點(diǎn)在于R0.5密封面的加工上；

D-D 視圖的加工難點(diǎn)在于120°錐面處；

I-I 視圖的加工難點(diǎn)在于60°錐面和外螺紋處；

K-K視圖的加工難點(diǎn)在0.3X60°的迫緊槽處；

3、加工方案的實(shí)施

3.1.1 夾具的選擇 該工件形狀為長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，可采用較大的機(jī)用虎鉗固定到加工中心工作臺(tái)上直接加工。

3.1.2 粗加工 三個(gè)剖視圖處（除I-I視圖）可先在加工中心上定位后，用普通鉆床打出底孔，留適當(dāng)?shù)木庸び嗔?，再轉(zhuǎn)由加工中心加工。四個(gè)角的安裝凹臺(tái)精度要求不高，可由普通銑床加工，以降低加工成本。另外E-E和D-D視圖密封臺(tái)階處應(yīng)在加工中心上提前加工出一個(gè)圓環(huán)形臺(tái)階，盡可能的減少加工余量方便后繼精加工工序，提高加工質(zhì)量。

3.1.3 工件多坐標(biāo)系的建立 用中心鉆定位閥體面上所有孔的中心位置，以及可以用鉆頭直接加工完成的孔可采用G54一個(gè)坐標(biāo)系完成，四個(gè)剖視圖處按K-K、D-D、I-I、K-K的順序依次設(shè)置為G55、G56、G57、G58四個(gè)單獨(dú)的工件坐標(biāo)系，這樣可以大大簡(jiǎn)化對(duì)這四處加工時(shí)的計(jì)算。具體做法是先在G54坐標(biāo)系下將刀具移動(dòng)到待加工處的回轉(zhuǎn)中心位置，記下該處的坐標(biāo)，然后輸入到相應(yīng)的工件坐標(biāo)系地址欄中，使用時(shí)可用G00+該處工件坐標(biāo)系即可。如要加工K-K處，可這樣調(diào)用該處坐標(biāo)系：G00 G57 X0 Y0 ，這樣刀具就移動(dòng)到了K-K的中心位置。在下一個(gè)G54～G59指令出現(xiàn)前，程序都是以K-K的中心位置為坐標(biāo)遠(yuǎn)點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算的。

3.1.4 刀具選用及刀具設(shè)計(jì) 從四處的結(jié)構(gòu)尺寸分析來(lái)看，由于E-E視圖中R面較小，且密封的關(guān)鍵位置在R面最上方切點(diǎn)處，宜采用成型刀具加工；K-K視圖中“V”型迫緊槽較小，槽底部更小，若按傳統(tǒng)思維采用和槽大小、形狀一樣的刀具銑出來(lái)，對(duì)機(jī)床的轉(zhuǎn)速要求極高，而且加工效率很低，應(yīng)變換思維將加工該處的刀具回轉(zhuǎn)軸心設(shè)置到視圖中心，采用成型刀具加工。E-E和K-K處需要單獨(dú)設(shè)計(jì)專用刀具來(lái)加工，刀具設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、刀具材料如下圖所示。加工時(shí)只需要將刀具安裝在可調(diào)式精密鏜頭上，調(diào)整好刀具回轉(zhuǎn)半徑即可，加工方便快捷。I-I處錐面可采用Φ3硬質(zhì)合金球形銑刀加工成型，難點(diǎn)在于加工程序的編寫。D-D處可采用Φ5的硬質(zhì)合金端面銑刀加工，需要注意的是銑刀刀尖處應(yīng)做R0.3倒鈍處理，難點(diǎn)也在于加工程序的編寫。

4.結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)大型流體集成閥塊的數(shù)控加工中心技術(shù)做了簡(jiǎn)要的分析闡述，希望能給大家在今后的工作中遇到此類零件時(shí)帶來(lái)幫助。由于學(xué)識(shí)水平限制，敘述中難免有疏漏之處，希望讀者能予批評(píng)指正。

[1]王榮興編.《加工中心培訓(xùn)教程》.機(jī)械工業(yè)出版社，2006年6月

[2]屈圭 編.《液壓與氣壓傳動(dòng)》.機(jī)械工業(yè)出版社，2002年1月

軒卉，出生日期：1984年3月。學(xué)歷：本科。

尹巧靈，出生日期：1983年3月，學(xué)歷：本科。