硬密封蝶閥閥座加工誤差控制

祝孔賢

摘 要：文章從加工閥座原理分析，找出閥座加工誤差的主要影響因素，分析原因，給出誤差控制的解決方法。希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)人士提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：加工原理；誤差；控制

1 閥座加工原理及加工方法

日常加工硬密封蝶閥時(shí)，其密封面是用兩個(gè)垂直于圓錐母線的平行平面來截切圓錐，達(dá)到偏心角度的目的。取兩平面中間的實(shí)體部分，外表面為硬密封蝶閥密封面。加工時(shí)我們首先要找到閥體結(jié)構(gòu)中心，同時(shí)固定閥門中心和密封面所在的圓錐中心。根據(jù)其基本特征，通常的加工方法為：制作工裝斜度盤，根據(jù)偏心角度，制作一定角度的斜胎，保證當(dāng)工裝與工件組合后，在整體放置于車床時(shí)，找正斜度盤底圓。在加工時(shí)，使密封面所在圓錐中心與立車加工回轉(zhuǎn)中心重合，然后車削密封面。為保證閥座偏心角度，加工時(shí)常用的工裝為斜度盤，根據(jù)每臺(tái)閥門的規(guī)格、其密封面的大小及法蘭的大小以及偏心角度的不同。來計(jì)算斜度盤角度及高度，確定相關(guān)定位體后根據(jù)閥門參數(shù)確定定位體的高度及定位止口。從而保證硬密封蝶閥在加工過程中的加工誤差與偏心角度控制。

2 閥座加工誤差產(chǎn)生的主要原因分析

2.1 加工過程產(chǎn)生的加工原理誤差

閥座加工原理誤差是指閥座在加工過程中采用相匹配的成形運(yùn)動(dòng)或近似的刀刃輪廓來代替理論的成形運(yùn)動(dòng)進(jìn)行加工而產(chǎn)生的誤差[1]。如，硬密封蝶閥閥座是在斜胎上保證平面平度后再上立車加工，此時(shí)因旋轉(zhuǎn)刀具，工裝平衡度產(chǎn)生相對(duì)誤差，加工時(shí)就會(huì)造成密封面角度產(chǎn)生一定的誤差。

2.2 加工設(shè)備引起的工藝系統(tǒng)誤差

加工設(shè)備的工藝系統(tǒng)誤差主要是由機(jī)床誤差造成的。機(jī)床誤差主要是由于機(jī)床設(shè)備在制造過程及安裝過程中產(chǎn)生的不可控誤差造成的。另外，由于車床長(zhǎng)時(shí)間磨損也會(huì)造成機(jī)床誤差。這兩方面因素中，機(jī)床主軸的回轉(zhuǎn)誤差、導(dǎo)軌誤差和傳動(dòng)鏈誤差是對(duì)加工精度影響最大的因素。在日常加工過程中，車床上加工車削端面時(shí)主軸的回轉(zhuǎn)誤差會(huì)使加工的工件端面不垂直；車削螺紋過程中，會(huì)產(chǎn)生周期性誤差。機(jī)床導(dǎo)軌誤差主要體現(xiàn)在導(dǎo)軌水平面內(nèi)和垂直面內(nèi)的直線度與前后導(dǎo)軌的平行度。在精加工閥座密封面及蝶板密封面過程中，因精度較高，每加工一圈，刀具及導(dǎo)軌就要向前移動(dòng)一個(gè)導(dǎo)程。這就要求整個(gè)加工工藝系統(tǒng)具有較高的精密型，但由于各傳動(dòng)元件都或多或少的有制造誤差、裝配誤差和磨損。這些都會(huì)影響整個(gè)加工工藝系統(tǒng)的加工精度。另外，在加工過程中選擇的刀具，以及刀具的磨損或是刀具進(jìn)給速度等都會(huì)產(chǎn)生刀具誤差。除了刀具因素，加工閥座的斜胎制造誤差，斜胎長(zhǎng)期使用磨損以及閥座本身形狀、抓卡力度等都是影響加工誤差的重要因素。

2.3 工藝設(shè)備受力變形引起的工藝系統(tǒng)誤差

在機(jī)械加工過程中，工藝系統(tǒng)是不具備絕對(duì)剛性的。當(dāng)工藝系統(tǒng)在受到外力作用時(shí)總會(huì)產(chǎn)生變形和位移，這就會(huì)破壞已經(jīng)調(diào)整好的刀具與工件間的相互位置，從而產(chǎn)生加工誤差。在加工閥座時(shí)因閥座內(nèi)偏心，及椎度要求較高。車刀懸伸長(zhǎng)度較長(zhǎng)，造成刀具前后端受力不均，從而使刀具變形引起工藝系統(tǒng)誤差。

2.4 因內(nèi)應(yīng)力引起的加工誤差

內(nèi)應(yīng)力也常稱為殘余應(yīng)力，是一種平衡應(yīng)力。受到機(jī)械加工或冷熱處理后的工件，內(nèi)應(yīng)力需要達(dá)到一個(gè)新的平衡。在這個(gè)新平衡過程中，就常常引起工件的變形。當(dāng)我們對(duì)鑄造工件進(jìn)行刨削加工時(shí)，因加工一層金屬就打破了原有的平衡狀態(tài)。從而使工件平面產(chǎn)生中凹的直線度誤差。在硬密封蝶閥加工過程中，閥座表面有車削及拋磨才能達(dá)成閥座的加工精度要求。在這個(gè)加工過程中，內(nèi)應(yīng)力的微小作用都會(huì)引起閥座表面產(chǎn)生角度及光潔度的誤差。

2.5 熱變形引起的工藝系統(tǒng)及工件的加工誤差

影響工藝系統(tǒng)的熱源分為內(nèi)部熱源和外部熱源。主要包括摩擦熱、切削熱、環(huán)境溫度及輻射熱等。物體內(nèi)各點(diǎn)溫度的分布稱為溫度場(chǎng)[2]。切削部件熱源不同，會(huì)形成不均勻的溫度場(chǎng)，造成機(jī)床各部件之間的相對(duì)位置產(chǎn)生變化，破壞機(jī)床原有的幾何精度，造成加工誤差。常見的有：車床主軸箱由于主軸箱溫度升高而抬高，主軸因主軸前后軸承溫度升高不等而傾斜等。在加工硬密封蝶閥閥座時(shí)因斜面不斷延伸，車刀受熱逐漸伸長(zhǎng)，而使加工后的閥座及蝶板密封面產(chǎn)生圓柱度誤差。

3 如何減小加工誤差

在生產(chǎn)過程中如何控制加工誤差有多種方法，這些方法都可以在一定程度上減小加工誤差，但我們無法去消除該誤差，只能在一定方法上減小或控制誤差。其中對(duì)加工誤差的減小或控制的基本原理主要有以下幾個(gè)方面。

3.1 原始誤差減少或消除

在加工過程中采用先進(jìn)的工藝及裝備可以減少或消除原始誤差。在加工工藝系統(tǒng)剛性較差的工件時(shí)可以采用彈性頂尖反向走刀切削方式或采用較大的主偏角車刀，都會(huì)減小原始誤差。在加工閥座及蝶板密封面時(shí)采用剛性好的車刀，這些都會(huì)使工件的加工精度得到提高。

3.2 原始誤差轉(zhuǎn)移

原始誤差轉(zhuǎn)移是指在加工過程中將工藝系統(tǒng)內(nèi)部原始誤差轉(zhuǎn)移到不影響（或少影響）加工精度的方向或其他零部件上去。從而減小關(guān)鍵部位的原始誤差，達(dá)到工件整體誤差減小。經(jīng)常出現(xiàn)的，如：轉(zhuǎn)塔車床工作時(shí)使用“立刀”安裝法，把刀刃的切削基面放在垂直面內(nèi)，使其在經(jīng)常旋轉(zhuǎn)的情況下也保持旋轉(zhuǎn)精度。在轉(zhuǎn)移機(jī)床主軸的原始誤差時(shí)，可使用機(jī)床主軸與工件之間用浮動(dòng)聯(lián)接，保證磨削主軸錐孔來保證其和軸頸的同軸度。使加工過程不靠機(jī)床主軸的回轉(zhuǎn)精度來保證。

3.3 原始誤差均化

在加工過程中保證局部誤差不會(huì)過大，防止木桶效應(yīng)出現(xiàn)。利用加工過程中密切聯(lián)系的表面之間的相互比較、相互修正或互為基準(zhǔn)進(jìn)行加工，使工件局部較大的誤差可以較均勻地影響到整個(gè)加工工件表面，使加工誤差較均勻分布，不會(huì)出現(xiàn)局部誤差過大，從而使工件加工精度整體相應(yīng)地提高。例如，閥座的最后一道工序?yàn)榫?。精磨時(shí)，我們對(duì)精磨工裝及工裝精度本身的要求并不是很高，但是由于精磨用到的磨粒或磨頭大小不一、精度不一使閥座精磨時(shí)研具和工件之間產(chǎn)生復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)軌跡關(guān)系，造成工件受到微量切削，此時(shí)我們相應(yīng)的修正研具，選擇合適的磨頭或磨粒，再加以相對(duì)合適的拋磨轉(zhuǎn)速使研具相應(yīng)地得到修正，精度共同提高。從而使精磨誤差得到進(jìn)一步均化，最終讓我們得到得到較高加工質(zhì)量的閥座。

3.4 原始誤差均分

在工件加工過程中因工序先后順序不同常常有外因影響本工序，造成本工序誤差加大這種情況。如：當(dāng)車加工某個(gè)工件時(shí)，由于毛坯或該工序的上道工序精度不高，從而引起定位誤差或復(fù)映誤差（由于毛坯的誤差造成工件產(chǎn)生誤差）太大，造成該道車工序的加工超差。當(dāng)遇到因毛坯問題影響下道工序精度時(shí)可以采用分組調(diào)整來均分誤差。如：20件閥座粗加工后需要精加工時(shí)，我們把閥座按誤差大小分為4組，每組5件，將每組閥座粗加工誤差變?yōu)樵瓉淼?/4，然后按組相應(yīng)調(diào)整刀具與閥座之間的相對(duì)位置進(jìn)行加工，避免20件以整批量加工，從而縮小整批工件的尺寸分散范圍。這樣達(dá)到閥座原始誤差均分的目的。

3.5 誤差補(bǔ)償法[3]

誤差補(bǔ)償法是指用一種誤差取代另一種誤差。常用的是人為地造出一種新誤差，去抵消原工藝系統(tǒng)中產(chǎn)生的原始誤差。以新誤差代替舊誤差。當(dāng)需要減小的原誤差為負(fù)時(shí)，我們創(chuàng)造的新誤差就需要為正值。反之，取負(fù)值并盡量使兩者絕對(duì)值相等；這種利用一種原始誤差去抵消另一種原始誤差，盡量使兩者絕對(duì)值大小相等，方向相反，從而達(dá)到減少整個(gè)系統(tǒng)加工誤差，提高加工精度的目的，就是所說的誤差補(bǔ)償法。在加工閥座時(shí)，如果因?yàn)殚y座薄造成變形或曲度誤差過大，可以相應(yīng)將閥座加工誤差取正值（加大閥座），同時(shí)調(diào)小蝶板密封面（調(diào)小蝶板）。這就是使用誤差補(bǔ)償法來減小整體結(jié)構(gòu)誤差。達(dá)到降低整體系統(tǒng)的誤差。

參考文獻(xiàn)

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[3]項(xiàng)東，文海濤.減少機(jī)械加工誤差方法探討[J].制造業(yè)自動(dòng)化，2000，12（31）：116-117.