一种两级同心孔加工找正工装的设计

2022-11-16康刘阳何龙飞刘岳飞

机械制造 2022年8期

□ 康刘阳 □ 李通 □ 何龙飞 □ 刘岳飞

1.郑州电力职业技术学院河南郑州 451450 2.河南航天液压气动技术有限公司河南郑州 451100

1 存在的问题

在液压系统中,液压控制阀起调节液流流量、压力、方向的作用。圆柱滑阀是应用最广泛的一种液压控制阀结构形式,在各类液压控制阀中都有体现,主要通过阀芯在阀体孔内滑动改变开口大小,对液流流量、压力、方向进行控制。

阀体和阀芯是液压控制阀中最重要的零件。为了保证较小的泄漏量,阀芯外圆与阀体内孔之间的间隙要足够小。为了防止阀芯卡死,两者之间必须留有一定间隙。对阀体内孔圆柱度和表面粗糙度的要求同样非常苛刻。由此,阀体主要功能关键点和实际加工过程中的难点均体现在与阀芯外圆配合的内孔上。

加工两级同心阶梯通孔常用的方法一般有两种。一种是制作专用的镗刀或铣刀,另一种是先精加工一端孔,再以此孔为基准加工另一端孔。采用第一种加工方法,需要制作与阶梯孔各段孔直径相匹配的刀具,阶梯孔加工只用一把刀具,能够使阶梯孔一次成型。这种加工方法各直径孔一次性加工而成,同轴度、圆柱度较高,但需要制作专用刀具,刀具制造复杂,成本较高,并且无法用于阶梯孔较深或阶梯孔不规则的加工情景。采用第二种加工方法,需要对一端容易加工且精度较高的孔进行精加工,以此孔为基准在机床上调头,加工另一端未加工或未精加工的孔。这种加工方法不需要专用刀具,成本较低,可以加工多种不规则通孔,但是在机床上调头找正十分困难,特别是对于同轴度、圆柱度要求较高的零件而言。

▲图1 某型号阀体

针对图1阀体两级同心孔,加工工艺如下:粗加工后,对φ3.6 mm内孔进行精加工,加工方式为珩磨;完成后以φ3.6 mm内孔为基准,精加工φ12 mm内孔,加工方式为铣削加工。此时φ12 mm内孔已粗加工至φ11.5±0.02 mm,精加工之后φ12 mm内孔要求相对于基准A,即精加工之后φ3.6 mm内孔同轴度不大于φ0.02 mm。实际试加工时发现,通过常规加工方法,即通过打表找正φ3.6 mm内孔,然后铣削加工φ12 mm孔,加工完成后采用三坐标测量仪,两孔的同轴度为φ0.05 mm～φ0.1 mm,不能满足设计要求。原因为φ12 mm内孔较深,装夹后打表找正φ3.6 mm内孔比较困难,要保证两孔同轴度不大于φ0.02 mm,难度比较大。

2 解决思路

针对上述问题,考虑实际加工情况,笔者设计了一种两级同心孔加工找正工装,用于保证两孔的同轴度。这一找正工装的作用在于将不易找正的内孔转换为较大的较易找正的特征体,从而达到提高加工精度和加工效率的目的。

▲图2 找正工装

找正工装加工完成后实物如图3所示。在铣削加工阀体φ12 mm内孔前,将找正工装带锥度端缓缓旋入阀体φ3.6 mm孔内。找正φ25 mm外圆和端面C之后，用夹具夹紧阀体，然后缓缓旋出找正工装。找正工序完成,即可精加工阀体φ12 mm孔。找正工装使用方法如图4所示。

▲图3 找正工装实物

▲图4 找正工装使用方法

3 应用效果

应用找正工装后,阀体的加工效率和加工精度都得到大幅度提高。找正时间由原来的10 min缩短为1 min,阀体上φ12 mm孔与φ3.6 mm孔的同轴度由之前的φ0.05 mm～φ0.1 mm提高到φ0.02 mm以内。某批次阀体两级同心孔同轴度三坐标检测结果如图5所示,同轴度均达到设计要求。经后续试验发现,阀芯和阀体配合良好,无明显卡滞现象,尤其是阀芯阀体对研之后,两者相互运动顺畅,满足实际需求。