摘 要：介紹了一種挖機閥體閥芯孔的全部加工工藝流程，針對試制過程中出現(xiàn)的閥芯孔尺寸超差問題進行了深入研究，找到了影響閥芯孔質(zhì)量的關(guān)鍵因素，并通過刀具調(diào)整、程序改進等方法，解決了挖機閥體閥芯孔的加工問題，成功制造出合格的挖掘機閥體，為液壓元件的加工試制積累了經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：挖機閥體；閥芯孔；加工工藝

中圖分類號：TG580.67" " 文獻標志碼：A" " 文章編號：1671-0797（2023）18-0082-04

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2023.18.021

0" " 引言

隨著工業(yè)技術(shù)的迅速發(fā)展，液壓控制技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用更加廣泛，液壓機械具有高效率、高動力、高精度的特點，這使得傳統(tǒng)笨重的機械被新型的液壓機械逐步取代。液壓機械的推廣主要取決于液壓件關(guān)鍵部位的加工技術(shù)，而液壓閥孔的加工精度直接影響產(chǎn)品的性能、壽命及使用，因此高端液壓總成元件加工技術(shù)的改進成為重中之重。

本文研究的挖機閥體是用于工程機械的一款高端液壓產(chǎn)品，主要用于挖掘機控制動力總成，是挖掘機控制系統(tǒng)的“心臟”。該閥體是一種以液壓油為操作介質(zhì)的自動化元器件，與各類液壓閥、閥芯組合起來使用，通過液壓閥芯的動作來控制油液介質(zhì)的方向、通斷、流量、壓力等參數(shù)，間接地控制挖掘機各個關(guān)節(jié)的動作。在閥體各個閥孔的加工中，閥芯孔的尺寸精度、幾何精度、表面粗糙度要求最為嚴格，是閥體加工的難點部位，也是閥體構(gòu)造的核心，如圖1所示。

1" " 閥芯孔加工工藝流程

該閥體材料為蠕墨鑄鐵，閥芯孔直徑尺寸為D28H6，孔壁粗糙度要求為Rz2.5，圓度要求上限為0.002 mm，直線度要求上限為0.003 mm，平行度要求上限為0.004 mm，閥芯與閥芯孔之間采用精密配合方式，所以閥芯孔的加工要求非常高。閥芯孔的加工工藝采用擴-鉸-珩的加工順序[1]，具體分為粗擴、半精擴、半精預(yù)鉸、半精鉸、精預(yù)鉸、精鉸、鋼絲刷去毛刺、熱能爆炸去毛刺、粗漲珩、粗珩、半精珩、精珩、碳硅刷去毛刺等工步，最終保證閥芯孔的加工質(zhì)量[2]。

2" " 試制問題

該挖機閥體的試驗過程中出現(xiàn)閥芯孔位置泄漏量超差問題。經(jīng)過對閥芯直徑尺寸及形位公差、閥芯孔直徑尺寸及形位公差、閥芯孔粗糙度、試驗設(shè)備準確性等問題的逐項排查，最終將問題鎖定在閥芯孔加工上，實際測量閥芯孔粗糙度滿足Rz2.5要求，但是圓度、直線度、平行度等形位公差超差嚴重，針對這種情況進行分析，采取了一系列措施來提高閥芯孔加工質(zhì)量，保證了閥體的合格下線。

3" " 閥芯孔質(zhì)量影響因素分析改進

3.1" " 鉸刀加工情況分析

閥芯孔在擴孔加工之后，閥孔的直線度基本上能夠得到有效控制，這時選擇帶導(dǎo)向單刃精鉸刀對閥孔實施鉸孔處理最為主要的目的就是對孔的圓度誤差進行修正。針對鉸刀加工情況進行排查，發(fā)現(xiàn)鉸刀在加工中心上跳動值較大，使用儀器實際測量四把鉸刀的跳動，結(jié)果跳動值最大達到0.08 mm，經(jīng)過跟刀具廠家溝通，鉸刀跳動需調(diào)至0.03 mm以內(nèi)。針對這種情況，在加工中心上重新調(diào)整了鉸刀，保證刀具跳動在0.02 mm以內(nèi)，并在此基礎(chǔ)上進行閥體閥芯孔鉸孔處理，最終結(jié)果顯示鉸孔圓度可以達到0.01～0.025 mm，但直線度、平行度在0.02～0.05 mm，需要珩磨工序進一步修正。檢測結(jié)果如圖2、圖3所示。

3.2" " 珩磨加工余量與漲珩刀加工壓力及次數(shù)

珩磨工序的作用是對閥孔做最后的圓度、直線度、表面粗糙度修正。珩磨加工對圓度的修正能力最高為10倍，即珩前圓柱度若為0.03 mm，珩后圓柱度最高可達0.003 mm。在前工序有效保證各項精度的情況下，珩磨后閥孔圓柱度可達0.001 5～0.003 mm，表面粗糙度可達Rz2.5，較好地達到了設(shè)計要求。

珩磨雖可去除較大加工余量，但余量過大將影響加工效率和加工質(zhì)量，余量過小則會發(fā)生珩磨質(zhì)量差甚至振刀現(xiàn)象。為去除前工序的表面加工痕跡和形狀誤差，加工余量應(yīng)大于前工序的總誤差（包括形狀誤差及表面粗糙度）。根據(jù)現(xiàn)場刀具情況與廠家指導(dǎo)，最終將刀具加工余量定為：粗珩刀（0.01 mm）、半精珩刀（0.007 mm）、精珩刀（0.003 mm）。

漲珩刀的加工原理為：內(nèi)冷壓力將珩磨條壓在孔壁上，進行多次進出反復(fù)珩磨去除余量。所以，珩磨刀的珩磨余量是由珩磨壓力和珩磨次數(shù)決定，一般情況下，珩磨壓力越高，加工效率越高，但同時也會導(dǎo)致珩磨表面質(zhì)量變差?，F(xiàn)有漲珩刀內(nèi)冷壓力保持在2 MPa（20 bar）穩(wěn)定不變，通過改變加工次數(shù)來調(diào)整珩磨尺寸。漲珩刀主要進行孔系直線度的修正，漲珩刀加工后的閥芯孔直線度可以達到0.003～0.005 mm，圓度則還需要后序刀具的修正。

3.3" " 珩磨條長度和規(guī)圓情況

珩磨條長度主要取決于珩磨孔的長度，是刀具廠家研究了閥體閥芯孔實際長度及加工工況后進行設(shè)計制造的，屬于該種閥體閥芯孔的專用刀具。珩磨條長度為120 mm，中間部分60 mm為主要珩磨部分，兩端珩磨條直徑呈減小趨勢。該閥體閥芯孔中有多個檔位槽，珩磨刀呈一種斷續(xù)切削狀態(tài)，當(dāng)珩磨條長度過短時，刀具導(dǎo)向差、珩磨效率低、易振刀；當(dāng)珩磨條過長時，容易使孔呈鼓形，影響孔的圓柱度[3]。

珩磨條在出廠前會安裝到珩磨頭上，在磨床上進行規(guī)圓，規(guī)圓后珩磨條的圓柱度最大不能超過0.01 mm。由于珩磨刀斷續(xù)切削，所以珩磨條前后端位置必須進行倒角處理，減少刀具進退刀過程中的抗力，增加刀具穩(wěn)定性，防止出現(xiàn)振刀現(xiàn)象。

3.4" " 珩磨行程及越程量

為加工出直徑一致、圓度好的孔系，必須合理選定珩磨條的長度、珩磨行程及越程量（兩端）。珩磨的越程量為珩磨刀反復(fù)進退加工過程中從出口伸出的長度和入口留下的長度，珩磨越程量必須保證進退刀轉(zhuǎn)換時珩磨條珩磨部位中點位于出入孔口處。如果越程量較小，出口處會出現(xiàn)“喇叭口”現(xiàn)象，即出口位置直徑較整體偏??；如果越程量較大，刀具在進出口處的支撐面積就小，刀具會呈現(xiàn)出不穩(wěn)定狀態(tài)，出現(xiàn)輕微振刀及蜂鳴聲[4]。

3.5" " 毛刺去除影響

閥芯孔加工過程中不可避免地帶有毛刺，這些毛刺可能會影響到閥芯孔的珩磨質(zhì)量。該閥體采用毛刷去毛刺與熱能爆炸去毛刺相結(jié)合的方法消除毛刺。閥芯孔挖槽刀自身帶有很小的倒角，主要用于去除挖槽產(chǎn)生的毛刺；熱能去毛刺采用的是氣體燃燒的方式，將細小的毛刺氣化，實現(xiàn)毛刺的去除；鉸孔工序后，用鋼絲刷去除閥芯孔鉸孔產(chǎn)生的毛刺；珩磨后，用碳硅刷去除珩磨產(chǎn)生的毛刺。各個工序毛刺的去除，保證了閥芯孔的加工質(zhì)量和閥芯在閥體閥芯孔中動作的流暢，防范了卡閥現(xiàn)象的發(fā)生。

經(jīng)過一系列調(diào)整與改進，閥芯孔的圓度、直線度、平行度等尺寸均滿足圖紙要求，閥體閥芯孔處泄漏量降低至合格范圍以內(nèi)，各個液壓閥正常運轉(zhuǎn)。結(jié)果如圖4、圖5所示。

4" " 結(jié)束語

閥體是挖掘機動力總成的關(guān)鍵零件，閥體的閥芯孔加工質(zhì)量直接影響閥體的泄漏量、動作、可靠性等關(guān)鍵性能。本文通過對與閥芯孔加工質(zhì)量緊密相關(guān)的刀具與參數(shù)的研究，找到了閥芯孔質(zhì)量保證的一系列因素，保證了挖機閥體的加工質(zhì)量，實現(xiàn)了泄漏量合格的既定目標，為后續(xù)的液壓產(chǎn)品開發(fā)積累了經(jīng)驗[5]。

[參考文獻]

[1] 李樹民，文正民，馬兆俊.液壓閥孔的加工技術(shù)[J].液壓氣動與密封，2001（6）：38-40.

[2] 盛捷，董樂，杜嚴.發(fā)動機缸孔珩磨工藝技術(shù)研究[J].汽車工藝與材料，2019（3）：18-21.

[3] 司圣春.鑄鐵缸體缸孔珩磨工藝及檢測技術(shù)探究[J].金屬加工（冷加工），2016（19）：12-14.

[4] 李宏.常見珩磨加工工藝參數(shù)調(diào)整方法[J].機電國際市場，2000（4）：24-25.

[5] 孫振貴，邢天羿，邵銘，等.超精密閥套內(nèi)孔的珩磨工藝研究[J].航空精密制造技術(shù)，2019，55（2）：53-56.

收稿日期：2023-06-07

作者簡介：孫明宇（1995—），男，山東煙臺人，研究方向：機械加工工藝。