阀体机械加工工艺的分析

时间：2024-04-25

张春岐

哈电集团哈尔滨电站阀门有限公司黑龙江哈尔滨 150000

电站辅机产品汽机旁路阀门作为上海电力机械有限公司主要的传统产品，其制造供货应满足电力行业快速发展的需要。为加快汽机旁路阀门的制造速度，我们对该产品主要零部件原先的加工工艺方法进行了一一分析，从确保产品质量，提高加工效率，降低生产成本的角度考虑，改进该产品的阀体深孔加工技术。

1 传统深孔加工方法分析

用普通的扩孔钻方法加工深孔时，常见的技术难点就是：由于钻具细长，刚性差，而且孔径由小到大需要几次反复扩钻，冷却困难，铁屑不容易排出，钻孔工具磨损和损坏无法观察，钻头损坏快，切削冷却液流量和压力难以把握。针对这些问题，我们考虑对新设计的可拆卸式深孔钻工装在简便、实用、耐磨、排屑等关键方面加以改进。由于加工的阀体材料是合金钢，钻头容易磨损和断裂，排屑困难。因此，对深孔钻的刀片材料进行改进，采用硬质合金材料，能够提高耐磨度，用硬质合金和刀体焊成刀片，还能提高抗震性。同时，将其它设计成可拆卸式，能够在一定范围内灵活使用，更具经济性。在此基础上，选择好刀片的安装位置和角度，以及钻孔加工时的切削用量，解决铁屑外排屑问题[1]。

2 阀体的加工质量分析

阀体的加工质量包含尺寸精度、表面粗糙度及形位公差。其中形位公差大多数由工件定位装夹及机床设备本身的性能来保证。在加工工艺和加工设备确定的情况下，合理选择切削用量是保证阀体尺寸精度及表面粗糙度的重要因素。切削用量是衡量切削运动过程中的主要参数。合理选择切削用量能最大限度发挥机床及刀具的使用性能，在保证工件加工质量的前提下，提高生产效率。机械加工过程分粗、精加工两部分。粗加工的目的是利用较少的时间把工件大部分的余量去除，留有合适的精加工余量，所以应首先选择尽可能大的切削深度，然后再选取较大的进给量，最后选取合适的切削速度。精加工的目的是以保证工件加工质量为主，所以应首先选择尽可能大的切削速度，然后再选取较小的进给量，最后选取合适的切削深度。综合上述情况，阀体粗加工时，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。在对阀孔进行加工时，对加工设备应该进行一定的优化选择，阀孔的加工设备采用卧式加工中心，且保证加工中心具有较高的刚度，对阀孔的总体加工过程都应该保证在同一个加工中心完成。另外，在加工过程中，加工的刀具材料应选择硬度较大的材料，以保证刀具的稳定加工。对阀孔加工设备，特别是对加工刀具的选择经历了较长的研究过程，由我国研究发现的刚性镗铰刀将对孔的镗、铰工序和挤压结合起来这样既能完成大余量粗加工工序，又能完成精加工工序，是一种工作效率较高的刀具。刚性镗铰刀在进行粗加工工序的过程中，大部分的切削任务是由刀尖部分完成的。经过多年的研究和发展，镗铰刀技术得到了很多的改进和提高，包括增加导向刃的长度等，但是改进过后的镗铰刀还是容易造成较大的表面粗糙度误差，在圆柱度和圆度上也不能得到有效的保证[2]。

3 数控技术在阀体加工中的应用

随着数控技术的广泛应用，数控自动化操作代替了手工操作，数控车床代替了普通车床，加工中心代替了普通铣床和钻床等。数控技术有着自动化程度高、加工精度高、生产效率高等特点，但是数控设备投资大、加工成本高、对员工的技术要求也高。这些因素在一定程度上制约了数控技术的进一步发展。在实践生产中，阀体的加工采用普通设备与数控设备相结合的方式：粗加工采用普通车床，精加工采用数控设备[3]。不过数控刀具在普通机床上的普遍使用，也大大提高了生产效率。数控刀具要求是湿加工，数控加工是一个封闭的加工环境，而普通设备是开发式加工环境，如冷却不充分，大大降低了刀具的使用寿命。根据加工工序集中的原则，在阀体精加工中，采用加工中心更能显示数控技术的优势。工件一次装夹，阀体法兰的端面、外圆、内孔及法兰圆周上的螺纹孔都能一次加工完成，俗称“一刀切”。若能使用功能更为强大的数控设备组成自动化生产线，就能完成“一刀落”，即工件从毛坯到产品一次性完成。如果阀体的材料为铸铁材料，在选择加工设备时最好不要使用数控机床。因为铸铁加工环境恶劣、无法冷却、散热慢，刀具磨损快，对数控设备影响较大。在加工余量较大的情况下，可选择耐磨损、耐高温的立方氮化彭（CBN）刀具[4]。