硬密封蝶阀阀座加工误差控制

祝孔贤

摘 要：文章从加工阀座原理分析，找出阀座加工误差的主要影响因素，分析原因，给出误差控制的解决方法。希望能够为相关人士提供参考和借鉴。

关键词：加工原理；误差；控制

1 阀座加工原理及加工方法

日常加工硬密封蝶阀时，其密封面是用两个垂直于圆锥母线的平行平面来截切圆锥，达到偏心角度的目的。取两平面中间的实体部分，外表面为硬密封蝶阀密封面。加工时我们首先要找到阀体结构中心，同时固定阀门中心和密封面所在的圆锥中心。根据其基本特征，通常的加工方法为：制作工装斜度盘，根据偏心角度，制作一定角度的斜胎，保证当工装与工件组合后，在整体放置于车床时，找正斜度盘底圆。在加工时，使密封面所在圆锥中心与立车加工回转中心重合，然后车削密封面。为保证阀座偏心角度，加工时常用的工装为斜度盘，根据每台阀门的规格、其密封面的大小及法兰的大小以及偏心角度的不同。来计算斜度盘角度及高度，确定相关定位体后根据阀门参数确定定位体的高度及定位止口。从而保证硬密封蝶阀在加工过程中的加工误差与偏心角度控制。

2 阀座加工误差产生的主要原因分析

2.1 加工过程产生的加工原理误差

阀座加工原理误差是指阀座在加工过程中采用相匹配的成形运动或近似的刀刃轮廓来代替理论的成形运动进行加工而产生的误差[1]。如，硬密封蝶阀阀座是在斜胎上保证平面平度后再上立车加工，此时因旋转刀具，工装平衡度产生相对误差，加工时就会造成密封面角度产生一定的误差。

2.2 加工设备引起的工艺系统误差

加工设备的工艺系统误差主要是由机床误差造成的。机床误差主要是由于机床设备在制造过程及安装过程中产生的不可控误差造成的。另外，由于车床长时间磨损也会造成机床误差。这两方面因素中，机床主轴的回转误差、导轨误差和传动链误差是对加工精度影响最大的因素。在日常加工过程中，车床上加工车削端面时主轴的回转误差会使加工的工件端面不垂直；车削螺纹过程中，会产生周期性误差。机床导轨误差主要体现在导轨水平面内和垂直面内的直线度与前后导轨的平行度。在精加工阀座密封面及蝶板密封面过程中，因精度较高，每加工一圈，刀具及导轨就要向前移动一个导程。这就要求整个加工工艺系统具有较高的精密型，但由于各传动元件都或多或少的有制造误差、装配误差和磨损。这些都会影响整个加工工艺系统的加工精度。另外，在加工过程中选择的刀具，以及刀具的磨损或是刀具进给速度等都会产生刀具误差。除了刀具因素，加工阀座的斜胎制造误差，斜胎长期使用磨损以及阀座本身形状、抓卡力度等都是影响加工误差的重要因素。

2.3 工艺设备受力变形引起的工艺系统误差

在机械加工过程中，工艺系统是不具备绝对刚性的。当工艺系统在受到外力作用时总会产生变形和位移，这就会破坏已经调整好的刀具与工件间的相互位置，从而产生加工误差。在加工阀座时因阀座内偏心，及椎度要求较高。车刀悬伸长度较长，造成刀具前后端受力不均，从而使刀具变形引起工艺系统误差。

2.4 因内应力引起的加工误差

内应力也常称为残余应力，是一种平衡应力。受到机械加工或冷热处理后的工件，内应力需要达到一个新的平衡。在这个新平衡过程中，就常常引起工件的变形。当我们对铸造工件进行刨削加工时，因加工一层金属就打破了原有的平衡状态。从而使工件平面产生中凹的直线度误差。在硬密封蝶阀加工过程中，阀座表面有车削及抛磨才能达成阀座的加工精度要求。在这个加工过程中，内应力的微小作用都会引起阀座表面产生角度及光洁度的误差。

2.5 热变形引起的工艺系统及工件的加工误差

影响工艺系统的热源分为内部热源和外部热源。主要包括摩擦热、切削热、环境温度及辐射热等。物体内各点温度的分布称为温度场[2]。切削部件热源不同，会形成不均匀的温度场，造成机床各部件之间的相对位置产生变化，破坏机床原有的几何精度，造成加工误差。常见的有：车床主轴箱由于主轴箱温度升高而抬高，主轴因主轴前后轴承温度升高不等而倾斜等。在加工硬密封蝶阀阀座时因斜面不断延伸，车刀受热逐渐伸长，而使加工后的阀座及蝶板密封面产生圆柱度误差。

3 如何减小加工误差

在生产过程中如何控制加工误差有多种方法，这些方法都可以在一定程度上减小加工误差，但我们无法去消除该误差，只能在一定方法上减小或控制误差。其中对加工误差的减小或控制的基本原理主要有以下几个方面。

3.1 原始误差减少或消除

在加工过程中采用先进的工艺及装备可以减少或消除原始误差。在加工工艺系统刚性较差的工件时可以采用弹性顶尖反向走刀切削方式或采用较大的主偏角车刀，都会减小原始误差。在加工阀座及蝶板密封面时采用刚性好的车刀，这些都会使工件的加工精度得到提高。

3.2 原始误差转移

原始误差转移是指在加工过程中将工艺系统内部原始误差转移到不影响（或少影响）加工精度的方向或其他零部件上去。从而减小关键部位的原始误差，达到工件整体误差减小。经常出现的，如：转塔车床工作时使用“立刀”安装法，把刀刃的切削基面放在垂直面内，使其在经常旋转的情况下也保持旋转精度。在转移机床主轴的原始误差时，可使用机床主轴与工件之间用浮动联接，保证磨削主轴锥孔来保证其和轴颈的同轴度。使加工过程不靠机床主轴的回转精度来保证。

3.3 原始误差均化

在加工过程中保证局部误差不会过大，防止木桶效应出现。利用加工过程中密切联系的表面之间的相互比较、相互修正或互为基准进行加工，使工件局部较大的误差可以较均匀地影响到整个加工工件表面，使加工误差较均匀分布，不会出现局部误差过大，从而使工件加工精度整体相应地提高。例如，阀座的最后一道工序为精磨。精磨时，我们对精磨工装及工装精度本身的要求并不是很高，但是由于精磨用到的磨粒或磨头大小不一、精度不一使阀座精磨时研具和工件之间产生复杂的运动轨迹关系，造成工件受到微量切削，此时我们相应的修正研具，选择合适的磨头或磨粒，再加以相对合适的抛磨转速使研具相应地得到修正，精度共同提高。从而使精磨误差得到进一步均化，最终让我们得到得到较高加工质量的阀座。

3.4 原始误差均分

在工件加工过程中因工序先后顺序不同常常有外因影响本工序，造成本工序误差加大这种情况。如：当车加工某个工件时，由于毛坯或该工序的上道工序精度不高，从而引起定位误差或复映误差（由于毛坯的误差造成工件产生误差）太大，造成该道车工序的加工超差。当遇到因毛坯问题影响下道工序精度时可以采用分组调整来均分误差。如：20件阀座粗加工后需要精加工时，我们把阀座按误差大小分为4组，每组5件，将每组阀座粗加工误差变为原来的1/4，然后按组相应调整刀具与阀座之间的相对位置进行加工，避免20件以整批量加工，从而缩小整批工件的尺寸分散范围。这样达到阀座原始误差均分的目的。

3.5 误差补偿法[3]

误差补偿法是指用一种误差取代另一种误差。常用的是人为地造出一种新误差，去抵消原工艺系统中产生的原始误差。以新误差代替旧误差。当需要减小的原误差为负时，我们创造的新误差就需要为正值。反之，取负值并尽量使两者绝对值相等；这种利用一种原始误差去抵消另一种原始误差，尽量使两者绝对值大小相等，方向相反，从而达到减少整个系统加工误差，提高加工精度的目的，就是所说的误差补偿法。在加工阀座时，如果因为阀座薄造成变形或曲度误差过大，可以相应将阀座加工误差取正值（加大阀座），同时调小蝶板密封面（调小蝶板）。这就是使用误差补偿法来减小整体结构误差。达到降低整体系统的误差。

参考文献

[1]阎开印，黄辉.基于数字图像的数控雕刻机技术研究[J].计算机应用研究，2007，8（24）：206-209.

[2]李海涛，张承瑞，李洪斌.基于OpenGL的数控雕刻机加工仿真系统的研究[J].计算机工程与科学，2006，5（28）：122-124.

[3]项东，文海涛.减少机械加工误差方法探讨[J].制造业自动化，2000，12（31）：116-117.