馬達體針閥孔加工

南車玉柴四川發動機股份有限公司 （四川資陽 641301） 鐘 林 楊 勇

馬達體是調速器液壓伺服機構中一個很重要的零件，而馬達體上的針閥孔閥面與針閥閥面間的裝配間隙大小決定了調速器補償油流量的多少。在保證柴油機不游車（速度不穩定）的情況下針閥孔閥面與針閥閥面的開度越大越好，一般情況下針閥的開啟度為1/4～3/4圈，若開度太小則當負載變化時，調速器恢復的時間就太長。其裝配間隙的調整是靠擰針閥上端的螺紋圈數來控制底部兩閥面間的距離，所以這對針閥孔的加工提出了較高的要求。馬達體針閥孔的設計結構如圖1所示，毛坯材質為灰鑄鐵。與之裝配的針閥設計如圖2所示，材質為45鋼，發藍，由圖可見針閥的加工沒有難度。

1. 零件加工的機床選定

圖 1

從圖1中可以看出這是一列同軸小孔系加工，只需保證M10×1mm螺孔與φ5mm孔口的30°倒角面的同軸度在0.04m m以內即可。由圖分析，只要固定主軸頭即可加工此產品。

圖2 針閥

首先決定使用搖臂鉆床或者普通銑床來加工完成。開始用搖臂鉆床使用鉆模方式加工了一批工件，可是卻幾乎無一成品，30°倒角面成了缺口，用檢具檢測只有局部很少的斜面。

分析可能原因：絲錐攻螺紋時盡管受底孔加工質量的影響，但是由于機床主軸頭、鉆夾頭、刀具之間存在一定的間隙，所以攻螺紋時刀具總是有些偏擺，根本無法保證其與孔的同軸度。因為是孔系加工，使用的是可換鉆套鉆模，多個鉆套加工形成了一定的累積誤差，從而使閥面成了缺口，不滿足產品圖樣的要求。

然后改由普通銑床固定主軸頭加工了一批，有成品但成品率極低，廢品的原因仍是倒角面不完整。在普通銑床上加工一方面加工孔系太多，所需加工刀具比較多，換刀頻繁，工人的勞動強度較大；另一方面普通銑床的主軸頭與刀柄的之間有一定的裝配間隙，多次換刀加工會形成一定的累積誤差，這樣使得產品的加工質量處于不可控狀態。我們于是改由加工中心來加工此工序。

2. 零件加工順序與加工方法的確定

首先不加工旁通孔且采用常規孔系加工方法加工產品，即先加工小孔φ5mm，然后加工M10×1mm螺紋底孔，最后倒閥面與攻螺紋。可是由于φ5mm孔太深，在加工過程中產生了擺動，加工出的30°倒角面不完整。其次采取先加工M10×1mm螺孔的底孔，為防鉆頭鉆偏，鉆孔時留余量用銑刀對底部進行修平且中心引孔后，再加工底部30°倒角面與φ5mm孔。可是這種加工方式又帶來了新的弊病，排屑困難，刀具易被切屑卡死甚至擠斷。 最終選擇了先加工旁通孔，在加工本組孔系時，每個重要工步前均用高壓風將殘留于孔中的切屑清除。但是由于孔系中間貫有旁通孔，當鉆頭鉆至旁通孔時容易產生側偏，嚴重時甚至折斷鉆頭，所以加工時只能逐級住下進行加工，即仍然先加工M10×1mm螺紋的底孔，后加工底部30°倒角面與φ5mm孔。

3. 零件加工倒角面刀具的選擇

由于30°倒角面的圖樣要求，我們最初采用非標30°角度銑刀（兩齒過中心，同時也增強銑刀的剛度）進行加工。考慮到加工的倒角面位于φ5mm孔的孔口，其上端M10×1mm螺孔底孔的深度為71mm，使用時刀具的懸伸較長，其剛性較差，在設計此非標銑刀時盡量加粗刀具前端的桿身部分。用這種角度銑刀加工則需先加工底部φ5mm孔，然后用銑刀對倒角面實行逐步與底部停留式銑削。可是這種銑刀對φ5mm孔的加工質量（φ5mm孔與上端孔螺紋孔的同軸度以及φ5mm孔口一段的圓柱度）依賴性太強。而φ5mm孔的加工不論是用硬質合金鉆或是用普通高速鋼鉆頭，其加工質量總是要受前端貫通孔的干擾。當使用硬質合金鉆頭加工時，通過貫通孔時還可能會折斷鉆頭，而這種加長硬質合金鉆頭的價格大概是每支1 000元以上。用這種方式加工，產品的成本較高，同時加工時廢品的出現還是不可避免。

圖3 30°加長中心鉆

考慮到中心鉆的定心比較穩，我們設計了一種類似A型中心鉆的刀具（后端60°切削刃改為30°）（見圖3），在加工30°倒角面的同時加工后端長3～5mm直徑5mm過渡孔以及后續φ5mm孔的中心孔。加工時我們先加工M10×1mm螺紋底孔，然后用非標中心鉆按預想進行加工，最后用普通高速鋼鉆頭加工φ5mm孔至加工深度，結果加工出的倒角面用檢具檢測很均勻。用這種非標中心鉆加工的針閥孔裝上針閥后在整機試驗時調其間開度也很準確。

用這種非標刀具和加工方式對產品進行加工，多批量生產驗證幾乎再無廢品出現，產品質量也一直穩定。

4. 結語

正確選擇機床設備與刀具是保證產品質量的核心元素，但合理的工序、工步安排則會使產品的加工成本最小化。