细长深孔锐棱数控车削技术.docx
Ol序言锥阀是液压系统控制阀中常用的一种切断和联通油路的结构，其结构形式由阀芯和与之相配的阀座两部分构成，因其阀芯密封面为锥面，所以称为锥阀，如图1所示。锥阀与液压控制阀中其他几种常用的结构形式，比如滑阀、球阀等相比，具有以下特点：与滑阀的间隙密封不同，锥阀可以做到无间隙密封，能够完全切断油路；相较于球阀，锥阀的结构简单，制造容易；由于其闭合时接触面积小，而打开时通流截面较大，锥阀对油液中的微小杂质不敏感，所以其应用范围较广。锥阀一般由阀芯和阀座组成，图1所示是一种典型的锥阀结构，在实际生产中，类似于这种结构的锥阀较多地应用在各类液压控制阀中。这种锥阀的阀芯工作面为圆锥面，而阀座通油孔在端面具有圆周锐棱，阀芯圆锥面与阀座锐棱相配合，形成极窄的、接近于线接触的密封面，锥阀就是通过阀芯的动作，打开或闭合此密封面，从而控制油路的接通或断开。由此可见，锥阀密封性能的好坏，取决于阀芯的圆锥密封面和阀座通油孔锐棱的加工精度，其中阀芯圆锥面为外表面,加工比较容易，采取常规的加工手段就能获得较高精度；而阀座通油孔锐棱通常处于阀座的内部，加工空间比较狭小，加工难度较大，需采用特殊的加工方案，才能保证其精度要求。锥面密封线接触02加工难点分析图2所示为实际生产中典型的锥阀阀座结构。锥阀阀芯通过与阀座内部)2.9mm和)1Omm端面的锐棱棱线来实现锥面线接触密封，该零件在数控车削加工时存在以下难点。M22×15-6h图2典型阀座结构1)10H8孔加上与其同轴的M12螺纹孔，两者的长径比达5.2左右，为典型的细长深孔结构。由于其直径较小，限定了车削加工中刀具刀杆直径，较细的刀杆刚性差，切削过程中易产生振动，使孔的直线度、表面粗糙度差，零件尺寸精度难以保证，同时因刀杆进入深孔加工，在切削力作用下会产生弹性变形，致使该深孔口部尺寸合适，而往深度方向加工时，则孔径逐渐缩小，出现孔径线性减小的情况，导致孔径超差。2）10H8端面与29mm孔贯通处保持锐棱，由于处于加工盲区，加工过程中因刀具磨损容易产生端面加工不到位或刀具发颤导致的锐棱不平整等现象。3）以29mm孔作为基准，同时保证）10H8孔的同轴度和端面的垂直度，但孔径小，刀具刀杆直径受限（最大为加工直径的0.60.7倍），强度差；刀杆伸出刀架长度远超过刀杆高度的1.5倍，刀具寿命减少；加工过程中易振动，导致棱边倒钝，端面凹凸不平。4）刀具安装要求刀尖与机床主轴中心线必须等高，刀杆基面与主轴中心线平行，刀头可略向里偏斜。因为工件孔径小，尤其是加工29mm孔径时，刀具回转空间有限，安装高度会直接影响工件加工精度。5）刀具刃磨几何角度要求更精准，难控制。6）各个刀具间安装时要充分考虑加工工步，避免刀杆伸出长度导致的异常撞车现象。03加工工艺措施3.1 确定零件加工工艺针对该阀座零件的加工难点，确定其加工工艺如下明1）零件毛坯经过粗加工后，首先加工M22螺纹成形。2）配装专用定位装夹套后在同一道工步内粗加工9mm、）IOmm孔，保留一装夹定位基准 零件安装基准柱而y*=一零件限位基准图4零件在装夹套中的安装情况3）精加工）13mm内槽和M12螺纹孔后，用加长中心钻精加工.9mm尺寸到位。4）该工序采用两把刀，分别为）8mm刀柄和）6mm刀柄，分别精加工）10mm孔和端面来保证图样对锐棱的技术要求，如图5所示。图5阀座装夹及内孔加工情况3.2 刀具选择（1）加长中心钻如图6所示，该中心钻不同于普通的中心钻，该中心钻材料为硬质合金，强度和耐磨性好。在刀具安装时严格控制中心高度，过低或过高都会破坏已加工内孔表面且损坏钻头。图6加长中心钻(2)1Omm孔和棱边精加工该阀座)1Omm内孔为典型的细长孔结构，考虑刀具的回转空间有限，又要同时兼固刀具安装的强度和刚度要求，选择硬质合金内孔螺钉式车刀，刀柄直径选8mm,如图7所示。图7硬质合金螺钉式内孔车刀为确保孔的尺寸和位置精度，除正常的进给速度外，还调整了切削深度和刀具的几何参数。选用硬质合金分体刀片和刀杆结构，一方面便于刀片的调整，使刀具具备有限空间内的足够强度；另一方面足够大的刀杆直径可以减少振颤，避免表面打滑产生的褶皱。同样采用分体式硬质合金结构的内孔螺钉式车刀实现棱边的加工，有所不同的是，刀杆直径只能为6mm,否则无法加工尺寸到位，会在孔底端面产生阶差，图8）6mm刀杆加工内孔端面示意（3）刀具几何参数选择综合零件材料及加工精度需求，在刀具几何参数选择时作如下考虑。1）前角：保证刀具强度和寿命的前提下，选用前角角度15°20°。2）后角：为将切削加工过程中的热损失降低，选用3°6°,同时刃磨出0.1mm宽度的刃带进行减振。3）主偏角：为顺利排屑，选取较大，为95°。4）副偏角：为提高刀尖强度，提升零件表面精度，选较小角度6°,同时磨出0°的修光刃，宽度1.01.2mm.5）刀尖形状：为保证锐棱，刀尖选用尖角。04结束语通过多种硬质合金刀具的组合应用，既巧妙地解决了该锥阀阀座细长孔在数控车削过程中的刀具刚度不足问题，又能实现保持锐棱的技术要求。应当指出的是，刀具几何参数的合理选择和刀柄直径的合理应用是相互关联并相辅相成的，如果只通过一种刀具来进行加工是难以兼顾尺寸精度和形状精度要求的。
