如何加工多路閥閥芯孔

孟 強

（江蘇省徐州技師學院，江蘇 徐州 221151）

1 工件敘述

現(xiàn)有一批挖掘機多路閥需要加工閥芯孔。它有11片閥片組成，兩頭和中間的為輔助閥片，另外八片是工作片，也是此次需要加工閥芯孔的閥片。閥芯孔與閥芯的配合與密封是至關(guān)重要的，所以對閥芯孔和閥芯的加工精度要求也是相當高的。要求如下：孔徑公差0-0.002mm,直線度0.02mm,粗糙度0.2μm?，F(xiàn)在閥組已按照設(shè)計要求組裝好，因其閥組是組裝式，為了解決閥片之間的滲油，兩頭螺母的壓力也是嚴格的計算的，也就造成了閥片的輕微的物理變形，為了閥芯孔精度，工作片閥的閥芯孔預(yù)先留了0.08mm的量，進行精整加工。

2 工藝確定和刀具選用

利用鉆床和成型刀具進行加工，選用珩磨的加工方法。采用珩磨工藝加工可以通過去除最少加工余量而極大地改善孔和外圓的尺寸精度、圓度、直線度、圓柱度和表面粗糙度。根據(jù)珩磨刀磨削的特點通常都是使用萬向接頭與機床進行連接的，在機床主軸旋轉(zhuǎn)時會有一定限制的浮動。這樣在磨削時刀具就會順著工件的預(yù)孔進行均勻加工，對工件的定位要求降低。針對閥芯孔的留量，設(shè)計了四把成型珩磨刀，前三把為切削余量用，第四把為精整用。刀具的材料選用的是金剛石，但每把刀其粒度與密度不同。

3 夾具設(shè)計與分析

從閥組的形狀，重量，后期批量生產(chǎn)等方面考慮，夾具是必備的。設(shè)計的多路閥整體珩磨夾具可按照控制閥片的數(shù)量進行更換部分元件，便可加工同組內(nèi)的產(chǎn)品。此夾具使用單個圓錐銷定位。首先熟悉一下工作片，工作片閥芯孔兩頭都有一個大于閥芯孔的臺階孔，此處是裝密封圈用，因閥芯進行橫向運動時會帶出油來，此處可以很好地封油，使油不會外滲。我們利用此處特點進行閥芯孔孔定位。工件使用單個圓錐銷定位時容易傾斜，故應(yīng)和其他定位元件組合定位。為了解決傾斜，在這里我把圓錐銷做成活動的，中間為空孔，有利于珩磨刀從其通過。利用一板做它的定位套，在其底部使用彈簧，當閥組中的工作片壓上圓錐銷時，工件的重量大于彈簧，圓錐銷下降，工件與夾具的滑動板接觸，圓錐銷上的圓錐面就與閥片密封圈孔重合，限制了工件只能圍著圓錐銷旋轉(zhuǎn)，不會發(fā)生傾斜。在珩磨時，珩磨刀會帶動閥片有一定的擺動，在擺動的過程中，彈簧會把圓錐銷頂起，與工件進行密切接觸，使其不會無限制甩出，造成產(chǎn)品報廢或刀具受損，甚至人員受傷。在這里還有一個方向需要限制，如果工件和刀具的旋轉(zhuǎn)成一個速度轉(zhuǎn)動，那就不能進行磨削了，所以要限制它的旋轉(zhuǎn)，我們發(fā)現(xiàn)閥組兩頭有四個安裝腳，它們基本又比其它閥片要突出，于是就在滑動板上做了兩個槽，這樣一來，旋轉(zhuǎn)的問題就解決了。我們有八片閥需要加工，這就需要閥組的移動了，選擇了使用絲桿傳動，絲桿是寬螺紋，在移動中的工件的力量和圓錐銷下彈簧的阻力還是不小的。它的原理是這樣的:手柄轉(zhuǎn)動起來，絲桿旋轉(zhuǎn)，帶動滑動板移動，滑動板底部用的是鋼珠傳動，可以減少阻力，滑動板帶動工件移動，工件受前進的力，就通過圓錐銷的圓錐面就把圓錐銷下壓，這也是選擇圓錐銷定位的原因之一，工件脫離定位銷移動，當?shù)较乱粋€要加工的閥芯孔時，圓錐銷在彈簧的推力下上升并進行定位。在從一個工作片到另一個工作片的運動中，力量最大的地方是把圓錐銷下壓，并脫離這一塊，這要根據(jù)操作者的需求來選擇彈簧的大小了。這塊也要主要彈簧的力不能太大，當加工兩頭的閥片時，會出現(xiàn)翹頭，那樣會出現(xiàn)工件擺動的浮動不穩(wěn)。在絲桿與擋板的間隙應(yīng)該留有1mm，這樣滑動板與工件與圓錐銷在定位時容易很多。

4 設(shè)備選用

現(xiàn)在談?wù)勗O(shè)備的選用。整組閥組的閥芯孔加工起來相對簡單，只有徑向運動，根據(jù)精度要求對刀具的要求最高，對機床的要求不是很高。在選擇機床時，就偏向適用，通用的原則來選擇鉆床了。它的工作臺要符合能裝下設(shè)計好的工裝夾具；行程要有足夠的長，包括工件的長度，刀具的長度，刀具與機床連接用的萬向頭的距離；也要符合珩磨時低速的要求；能實現(xiàn)穩(wěn)定的自動進給切削；還要有良好的冷卻系統(tǒng)。綜合以上特點，選用的是半自動的立式鉆床Z5140。此機床操作、性能都很不錯，完全能滿足批量生產(chǎn)需要，其快換的莫氏3號主軸更適合珩磨刀的互換。

5 試加工

現(xiàn)在來完成一次珩磨試加工過程。

首先，把工裝橫放在鉆床的工作臺面上，把有把手的一頭放置在機床右側(cè)，把莫氏3號柄的頂尖裝入主軸，利用頂尖對準工裝上圓錐銷內(nèi)孔，使其與機床主軸同心，然后鎖緊工裝。取下頂尖。

抬上工件，使其兩安裝腳放入槽中，工件的第一片閥與圓錐銷重合，左右搖動把手，使把手處于不受力狀態(tài)。

把萬向頭裝入主軸，使用木錘或銅棒輕輕敲緊，再把第一號刀具裝進萬向結(jié)，再搖動機床工作臺上升，把珩磨刀前端的導(dǎo)向部分放入閥芯孔。

調(diào)整主軸轉(zhuǎn)速、進給速度和行程。擺正好冷卻噴頭和防油罩。打開反轉(zhuǎn)開關(guān)，珩磨到設(shè)計的是逆時針旋轉(zhuǎn)，冷卻開關(guān)。刀具順著導(dǎo)向進行切削，刀具在導(dǎo)向頭的引導(dǎo)下對工件進行磨削，當?shù)毒呦滦械角邢魅袝r，工件順著主軸旋轉(zhuǎn)的方向輕輕晃動著，說明刀具和工件還沒完全同心，當?shù)毒哌M入了約1/3處，工件不再晃動，刀柄與主軸連接的萬向接頭在擺動，其磨削的聲音也是很平穩(wěn)，說明刀具與閥芯孔預(yù)孔同心。刀具在閥芯孔出口加工出約1/3時，刀具開始回退，第一把刀加工完成。根據(jù)第一刀切削的情況，進行適當調(diào)整主軸轉(zhuǎn)速、進給速度和行程，取下第一把刀，裝進第二把刀具進行加工。第三把、第四把依次加工。第一個閥芯孔已完全加工完畢，通過目測，其粗糙度符合圖紙要求。于是搖動把手，移動閥組至第二個工作片加工。按此方式依次加工出八片工作片，整個閥組閥芯孔加工完成。

6 檢驗

經(jīng)過過油清洗，設(shè)計人員和檢驗人員進行了閥芯孔的全尺寸檢驗。使用氣動量儀對孔徑進行檢驗，八片閥片都符合圖紙要求，但起穩(wěn)定值不夠理想，有兩片屬于最大值。閥芯孔中有多個臺階，在直線度的檢驗方法上使用的是設(shè)計好的直線度芯棒，經(jīng)檢驗，八片閥片直線度全部合格。用儀器對粗糙度進行了檢驗，由于受儀器的限制，只能對進口和出口淺距離位置進行檢測，中間部分使用標準塊進行目測比較法檢驗。目測出中部比進口的要好，通過儀器對進口和出口測出的數(shù)值都在0.2μm以下。于是又進行了三組閥組的加工，又進行了全尺寸檢測，得出的檢測尺寸與第一組基本相同。但每組總有孔徑的公差尺寸偏最大值，直線度和粗糙度全部合格。

7 結(jié)論

對加工的多路閥閥芯孔進行了工藝的制作、刀具的選用、夾具的設(shè)計進行了詳細的分析，并進行了試加工和檢驗。根據(jù)檢驗數(shù)據(jù)，設(shè)計人員綜合各個方面的考慮，尤其從加工成本和實際使用角度考慮，決定把孔徑公差0-0.002mm修改為0-0.0023mm，這樣一來，對加工更加穩(wěn)定，效率更高。

閥芯孔的加工工藝經(jīng)過初步驗證，符合圖紙要求，其穩(wěn)定良好，可以進入小批量加工了。

［1］陳宏均,主編.機械加工技師綜合手冊[M].北京:機械工業(yè)出版社,2006.

［2］楊叔子,主編.機械加工工藝師手冊[M].北京:機械工業(yè)出版社,2004.

［3］陳立德,主編.機械設(shè)計基礎(chǔ)[M].3版.北京:高等教育出版社,2007.