大型流体集成阀块数控加工中心加工技术探讨

2015-12-01轩卉尹巧灵

决策与信息 2015年36期

关键词：视图刀具工件

轩卉尹巧灵

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本文介绍了大型流体集成阀块的常见结构及其数控加工中心加工技术，并对加工过程中常遇到的刀具、加工工艺和关键结构与部位的数控加工进行了较深入的探讨。

集成阀块；常见结构；工艺分析；刀具的设计

1.概述

大型流体集成阀块因其结构紧凑、一阀多能等特点被广泛应用于船舶、航空航天等国防和民用领域。大型流体集成阀块又因其结构的复杂、回转体结构多、体积及重量大，特别是其中一些常见、关键的结构，需要在一次装夹中完成多个工位的钻、镗、螺纹、铣等工序内容，传统加工方法和加工设备不仅成本高，而且难以保证其加工精度和质量。数控加工中心以其高柔性、高精度等优异性能很好的解决了大型流体集成阀块的加工难题。

2.大型流体集成阀块的关键部位的常见结构

2.1 关键部位的结构

流体集成阀块密封部位是阀加工的关键所在，这些部位加工质量的好坏直接决定着阀的性能。流体集成阀块常见的密封部位的结构由以下几种：

1为唇密封结构，此处常与活门相配合，导向孔的尺寸公差、孔壁与R环形面的同轴度，以及R面、内孔导向面的表面粗糙度要求较高；

2为锥形台阶面密封结构，此处一般也与活门配合，形位公差、尺寸公差和表面粗糙度要求与唇密封结构类似；

3为迫紧槽密封结构，此处常与金属密封垫片配合，一般为螺纹连接；

4为内锥密封结构，此处一般与球形接头或度数相同的外锥配合，靠外螺纹连接。

2.2 密封部位的加工难点及工艺分析

2.2.1 大型流体集成阀块加工设备的选择利用刀具加工回转体机械零件的方式主要有两种：一是刀具不动工件旋转，二是工件不动刀具旋转。大型流体集成阀块由于上面孔多且分布在阀体几何中心外的不同部位，加上集成阀块的重量和体积较大，这些孔特别是一些孔中既有螺纹又有锥面，如果采用阀体旋转的方式加工，不仅需要大型的车床，还需要配重以防止发生意外事故。而采用刀具旋转的方式加工，利用数控加工中心的高柔性特点，可以高质量、低成本、高效率的完成这类产品的生产。

2.2.2 采用数控铣加工中心加工的加工难点分析以下图为例，材料为不锈钢1Cr18Ni9Ti

E-E视图的加工难点在于R0.5密封面的加工上；

D-D 视图的加工难点在于120°锥面处；

I-I 视图的加工难点在于60°锥面和外螺纹处；

K-K视图的加工难点在0.3X60°的迫紧槽处；

3、加工方案的实施

3.1.1 夹具的选择该工件形状为长方体结构，可采用较大的机用虎钳固定到加工中心工作台上直接加工。

3.1.2 粗加工三个剖视图处（除I-I视图）可先在加工中心上定位后，用普通钻床打出底孔，留适当的精加工余量，再转由加工中心加工。四个角的安装凹台精度要求不高，可由普通铣床加工，以降低加工成本。另外E-E和D-D视图密封台阶处应在加工中心上提前加工出一个圆环形台阶，尽可能的减少加工余量方便后继精加工工序，提高加工质量。

3.1.3 工件多坐标系的建立用中心钻定位阀体面上所有孔的中心位置，以及可以用钻头直接加工完成的孔可采用G54一个坐标系完成，四个剖视图处按K-K、D-D、I-I、K-K的顺序依次设置为G55、G56、G57、G58四个单独的工件坐标系，这样可以大大简化对这四处加工时的计算。具体做法是先在G54坐标系下将刀具移动到待加工处的回转中心位置，记下该处的坐标，然后输入到相应的工件坐标系地址栏中，使用时可用G00+该处工件坐标系即可。如要加工K-K处，可这样调用该处坐标系：G00 G57 X0 Y0 ，这样刀具就移动到了K-K的中心位置。在下一个G54～G59指令出现前，程序都是以K-K的中心位置为坐标远点进行计算的。

3.1.4 刀具选用及刀具设计从四处的结构尺寸分析来看，由于E-E视图中R面较小，且密封的关键位置在R面最上方切点处，宜采用成型刀具加工；K-K视图中“V”型迫紧槽较小，槽底部更小，若按传统思维采用和槽大小、形状一样的刀具铣出来，对机床的转速要求极高，而且加工效率很低，应变换思维将加工该处的刀具回转轴心设置到视图中心，采用成型刀具加工。E-E和K-K处需要单独设计专用刀具来加工，刀具设计结构、刀具材料如下图所示。加工时只需要将刀具安装在可调式精密镗头上，调整好刀具回转半径即可，加工方便快捷。I-I处锥面可采用Φ3硬质合金球形铣刀加工成型，难点在于加工程序的编写。D-D处可采用Φ5的硬质合金端面铣刀加工，需要注意的是铣刀刀尖处应做R0.3倒钝处理，难点也在于加工程序的编写。