大型流體集成閥塊數(shù)控加工中心加工技術探討

軒卉 尹巧靈

大型流體集成閥塊數(shù)控加工中心加工技術探討

軒卉 尹巧靈

本文介紹了大型流體集成閥塊的常見結構及其數(shù)控加工中心加工技術，并對加工過程中常遇到的刀具、加工工藝和關鍵結構與部位的數(shù)控加工進行了較深入的探討。

集成閥塊；常見結構；工藝分析；刀具的設計

1.概述

大型流體集成閥塊因其結構緊湊、一閥多能等特點被廣泛應用于船舶、航空航天等國防和民用領域。大型流體集成閥塊又因其結構的復雜、回轉體結構多、體積及重量大，特別是其中一些常見、關鍵的結構，需要在一次裝夾中完成多個工位的鉆、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鍵部位的常見結構

2.1 關鍵部位的結構

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

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

2為錐形臺階面密封結構，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構類似；

3為迫緊槽密封結構，此處常與金屬密封墊片配合，一般為螺紋連接；

4為內(nèi)錐密封結構，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及工藝分析

2.2.1 大型流體集成閥塊加工設備的選擇 利用刀具加工回轉體機械零件的方式主要有兩種：一是刀具不動工件旋轉，二是工件不動刀具旋轉。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。而采用刀具旋轉的方式加工，利用數(shù)控加工中心的高柔性特點，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分析 以下圖為例，材料為不銹鋼1Cr18Ni9Ti

E-E視圖的加工難點在于R0.5密封面的加工上；

D-D 視圖的加工難點在于120°錐面處；

I-I 視圖的加工難點在于60°錐面和外螺紋處；

K-K視圖的加工難點在0.3X60°的迫緊槽處；

3、加工方案的實施

3.1.1 夾具的選擇 該工件形狀為長方體結構，可采用較大的機用虎鉗固定到加工中心工作臺上直接加工。

3.1.2 粗加工 三個剖視圖處（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?shù)木庸び嗔浚俎D由加工中心加工。四個角的安裝凹臺精度要求不高，可由普通銑床加工，以降低加工成本。另外E-E和D-D視圖密封臺階處應在加工中心上提前加工出一個圓環(huán)形臺階，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G54一個坐標系完成，四個剖視圖處按K-K、D-D、I-I、K-K的順序依次設置為G55、G56、G57、G58四個單獨的工件坐標系，這樣可以大大簡化對這四處加工時的計算。具體做法是先在G54坐標系下將刀具移動到待加工處的回轉中心位置，記下該處的坐標，然后輸入到相應的工件坐標系地址欄中，使用時可用G00+該處工件坐標系即可。如要加工K-K處，可這樣調(diào)用該處坐標系：G00 G57 X0 Y0 ，這樣刀具就移動到了K-K的中心位置。在下一個G54～G59指令出現(xiàn)前，程序都是以K-K的中心位置為坐標遠點進行計算的。

3.1.4 刀具選用及刀具設計 從四處的結構尺寸分析來看，由于E-E視圖中R面較小，且密封的關鍵位置在R面最上方切點處，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，對機床的轉速要求極高，而且加工效率很低，應變換思維將加工該處的刀具回轉軸心設置到視圖中心，采用成型刀具加工。E-E和K-K處需要單獨設計專用刀具來加工，刀具設計結構、刀具材料如下圖所示。加工時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做R0.3倒鈍處理，難點也在于加工程序的編寫。

4.結束語

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

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

[2]屈圭 編.《液壓與氣壓傳動》.機械工業(yè)出版社，2002年1月

軒卉，出生日期：1984年3月。學歷：本科。

尹巧靈，出生日期：1983年3月，學歷：本科。