閥體機械加工工藝的分析

張春岐

哈電集團(tuán)哈爾濱電站閥門有限公司 黑龍江哈爾濱 150000

電站輔機產(chǎn)品汽機旁路閥門作為上海電力機械有限公司主要的傳統(tǒng)產(chǎn)品，其制造供貨應(yīng)滿足電力行業(yè)快速發(fā)展的需要。為加快汽機旁路閥門的制造速度，我們對該產(chǎn)品主要零部件原先的加工工藝方法進(jìn)行了一一分析，從確保產(chǎn)品質(zhì)量，提高加工效率，降低生產(chǎn)成本的角度考慮，改進(jìn)該產(chǎn)品的閥體深孔加工技術(shù)。

1 傳統(tǒng)深孔加工方法分析

用普通的擴(kuò)孔鉆方法加工深孔時，常見的技術(shù)難點就是：由于鉆具細(xì)長，剛性差，而且孔徑由小到大需要幾次反復(fù)擴(kuò)鉆，冷卻困難，鐵屑不容易排出，鉆孔工具磨損和損壞無法觀察，鉆頭損壞快，切削冷卻液流量和壓力難以把握。針對這些問題，我們考慮對新設(shè)計的可拆卸式深孔鉆工裝在簡便、實用、耐磨、排屑等關(guān)鍵方面加以改進(jìn)。由于加工的閥體材料是合金鋼，鉆頭容易磨損和斷裂，排屑困難。因此，對深孔鉆的刀片材料進(jìn)行改進(jìn)，采用硬質(zhì)合金材料，能夠提高耐磨度，用硬質(zhì)合金和刀體焊成刀片，還能提高抗震性。同時，將其它設(shè)計成可拆卸式，能夠在一定范圍內(nèi)靈活使用，更具經(jīng)濟(jì)性。在此基礎(chǔ)上，選擇好刀片的安裝位置和角度，以及鉆孔加工時的切削用量，解決鐵屑外排屑問題[1]。

2 閥體的加工質(zhì)量分析

閥體的加工質(zhì)量包含尺寸精度、表面粗糙度及形位公差。其中形位公差大多數(shù)由工件定位裝夾及機床設(shè)備本身的性能來保證。在加工工藝和加工設(shè)備確定的情況下，合理選擇切削用量是保證閥體尺寸精度及表面粗糙度的重要因素。切削用量是衡量切削運動過程中的主要參數(shù)。合理選擇切削用量能最大限度發(fā)揮機床及刀具的使用性能，在保證工件加工質(zhì)量的前提下，提高生產(chǎn)效率。機械加工過程分粗、精加工兩部分。粗加工的目的是利用較少的時間把工件大部分的余量去除，留有合適的精加工余量，所以應(yīng)首先選擇盡可能大的切削深度，然后再選取較大的進(jìn)給量，最后選取合適的切削速度。精加工的目的是以保證工件加工質(zhì)量為主，所以應(yīng)首先選擇盡可能大的切削速度，然后再選取較小的進(jìn)給量，最后選取合適的切削深度。綜合上述情況，閥體粗加工時，采用“大、快、低”，即大切深、快走刀、低速度；精加工采用“高、慢、小”，即高速度、慢走刀、小切深。在對閥孔進(jìn)行加工時，對加工設(shè)備應(yīng)該進(jìn)行一定的優(yōu)化選擇，閥孔的加工設(shè)備采用臥式加工中心，且保證加工中心具有較高的剛度，對閥孔的總體加工過程都應(yīng)該保證在同一個加工中心完成。另外，在加工過程中，加工的刀具材料應(yīng)選擇硬度較大的材料，以保證刀具的穩(wěn)定加工。對閥孔加工設(shè)備，特別是對加工刀具的選擇經(jīng)歷了較長的研究過程，由我國研究發(fā)現(xiàn)的剛性鏜鉸刀將對孔的鏜、鉸工序和擠壓結(jié)合起來這樣既能完成大余量粗加工工序，又能完成精加工工序，是一種工作效率較高的刀具。剛性鏜鉸刀在進(jìn)行粗加工工序的過程中，大部分的切削任務(wù)是由刀尖部分完成的。經(jīng)過多年的研究和發(fā)展，鏜鉸刀技術(shù)得到了很多的改進(jìn)和提高，包括增加導(dǎo)向刃的長度等，但是改進(jìn)過后的鏜鉸刀還是容易造成較大的表面粗糙度誤差，在圓柱度和圓度上也不能得到有效的保證[2]。

3 數(shù)控技術(shù)在閥體加工中的應(yīng)用

隨著數(shù)控技術(shù)的廣泛應(yīng)用，數(shù)控自動化操作代替了手工操作，數(shù)控車床代替了普通車床，加工中心代替了普通銑床和鉆床等。數(shù)控技術(shù)有著自動化程度高、加工精度高、生產(chǎn)效率高等特點，但是數(shù)控設(shè)備投資大、加工成本高、對員工的技術(shù)要求也高。這些因素在一定程度上制約了數(shù)控技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。在實踐生產(chǎn)中，閥體的加工采用普通設(shè)備與數(shù)控設(shè)備相結(jié)合的方式：粗加工采用普通車床，精加工采用數(shù)控設(shè)備[3]。不過數(shù)控刀具在普通機床上的普遍使用，也大大提高了生產(chǎn)效率。數(shù)控刀具要求是濕加工，數(shù)控加工是一個封閉的加工環(huán)境，而普通設(shè)備是開發(fā)式加工環(huán)境，如冷卻不充分，大大降低了刀具的使用壽命。根據(jù)加工工序集中的原則，在閥體精加工中，采用加工中心更能顯示數(shù)控技術(shù)的優(yōu)勢。工件一次裝夾，閥體法蘭的端面、外圓、內(nèi)孔及法蘭圓周上的螺紋孔都能一次加工完成，俗稱“一刀切”。若能使用功能更為強大的數(shù)控設(shè)備組成自動化生產(chǎn)線，就能完成“一刀落”，即工件從毛坯到產(chǎn)品一次性完成。如果閥體的材料為鑄鐵材料，在選擇加工設(shè)備時最好不要使用數(shù)控機床。因為鑄鐵加工環(huán)境惡劣、無法冷卻、散熱慢，刀具磨損快，對數(shù)控設(shè)備影響較大。在加工余量較大的情況下，可選擇耐磨損、耐高溫的立方氮化彭（CBN）刀具[4]。

4 結(jié)語

閥體加工工藝是閥門機械加工工藝系統(tǒng)中的一部分。通過對閥體機械加工典型工藝過程的分析，進(jìn)一步優(yōu)化閥體的工藝規(guī)程，及數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用，既保證閥體的加工質(zhì)量，又有效提高勞動生產(chǎn)率和降低成本，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低能。