液壓閥塊毛刺的預防與去除

張 磊，唐少楠，朱小明，2，楊麗紅

（1.上海理工大學 機械工程學院，上海 200093；2.上海豪高機電科技有限公司，上海 201102）

0 引言

液壓系統(tǒng)中的液壓元件目前多采用集成化配置形式，將液壓閥集成在液壓閥塊的表面，形成的組合體稱之為液壓閥組。液壓閥組具有結構緊湊、密封性能好、維護方便、便于技術保密等優(yōu)點［1］，已廣泛應用于各類液壓傳動系統(tǒng)中。

在液壓閥塊的加工過程中，不可避免地伴隨有毛刺的產生，對液壓系統(tǒng)危害很大。目前，常用的毛刺尺寸評定主要是測量毛刺的根部厚度和毛刺高度（厚度決定了毛刺去除的難易程度，高度反映了毛刺的大?。?。對去毛刺質量的評價，美國生產加工工程師學會和機械工程師學會參照表面粗糙度參數(shù)值范圍的評定規(guī)則，將去毛刺質量劃分了9～10個等級，但這種定量方式還有待于在實踐中加以驗證和修正［2］。

1 液壓閥塊鉆削加工毛刺生成與控制

1.1 鉆削加工中毛刺的形成機理

假定被加工工件材質均勻，使用標準麻花鉆鉆頭，不存在偏心，鉆頭切削刃上各對應點的幾何參數(shù)均相同，工件裝夾和定位不存在誤差，則根據(jù)鉆削加工中的實際切削狀態(tài)，可建立如圖1所示鉆削加工中切出進給方向的毛刺生成模型。圖1中，鉆頭直徑為d（mm），鉆削進給量為f（mm/r），鉆頭頂角為2φ，工件厚度為L。沿著鉆削加工的進給方向，被加工工件的終端部材料在鉆削軸向力的作用下產生扭曲變形。若與鉆頭主切削刃相接觸的工件上x點的變形量為δx，則有：①當δx＝0時，鉆削加工能夠正常進行；②當0＜δx＜acx（acx為任意點處的切削厚度）成立時，隨著δx的增大，切削層面逐漸減小，鉆頭對工件終端的擠壓推力增加，此時鉆削仍能繼續(xù)進行；③當δx≥acx時，此時切削不能正常進行，而是在鉆削軸向力作用下，工件終端部材料被擠壓、推倒，從而形成鉆削加工中切出進給方向毛刺［3］。

圖1 鉆削加工中進給方向毛刺生成模型

1.2 鉆削加工中產生毛刺的影響因素

鉆削加工中切出進給方向毛刺的形狀和尺寸與主軸轉速、鉆削進給量、工件材料、刀具夾緊剛性、冷卻液、鉆頭幾何角度等因素有關［4］。

隨著主軸轉速的增大，鉆削效率提高的同時毛刺的尺寸也有所減小。但轉速太快會出現(xiàn)崩刀、卡滯等，產生更大的毛刺。隨著進給量增加，產生毛刺的高度值和厚度值均增大。

在某搖臂鉆床上以不同的主軸轉速、進給量及鉆頭在45鋼板上進行實驗，得到的實驗數(shù)據(jù)見表1～表3。測量指標為毛刺的根部厚度b（mm）×毛刺的高度h（mm）。

表1 鉆頭直徑為Φ8mm時不同鉆削速度和進給量下常用閥孔鉆削毛刺的根部厚度×高度 mm×mm

表2 鉆頭直徑為Φ16mm時不同鉆削速度和進給量下常用閥孔鉆削毛刺的根部厚度×高度 mm×mm

表3 鉆頭直徑為Φ25mm時不同鉆削速度和進給量下常用閥孔鉆削毛刺的根部厚度×高度 mm

由表1～表3數(shù)據(jù)看出，孔徑不同，鉆孔形成毛刺的尺寸最小時的進給量和主軸轉速配合是不同的。對于此次實驗中生成毛刺尺寸較小的主軸轉速和進給量組合，筆者再次做實驗以檢驗其是否具有穩(wěn)定性。

第二次以鉆頭直徑為分組依據(jù)，每組中取毛刺尺寸較小的3種主軸轉速和進給量配合，在選取該配合時優(yōu)先選取毛刺根部厚度小的、同等厚度下選毛刺高度小的毛刺尺寸所對應的轉速與進給量配合。相同情況下以45鋼板進行再次實驗，所得數(shù)據(jù)如表1～表3中括號內數(shù)據(jù)所示。

通過對每組實驗的兩次所得數(shù)據(jù)進行對比，結合毛刺形成尺寸的趨勢進行觀察，可以判定其中的無效數(shù)據(jù)并予以剔除。之后分別求所測有效數(shù)據(jù)的毛刺根部厚度和毛刺高度的平均值，將兩項平均值均為最小的一組所對應的主軸轉速和進給量配合作為推薦值，即：

鉆頭直徑Φ8：v＝630r/min；f＝0.06mm/r；

鉆頭直徑Φ16：v＝500r/min；f＝0.10mm/r；

鉆頭直徑Φ25：v＝250r/min；f＝0.10mm/r。

以上推薦值適合閥塊孔道加工遇到交叉孔或通孔鉆通時使用。如果機床上的轉速值及進給量值并不與此相同，則應選擇與推薦值相近的較大的轉速值和較小的進給量值。

2 液壓閥塊毛刺的預防

選用延伸率和變形硬化指數(shù)較小的材料，可有效抑制毛刺的產生。一般來說，工作壓力p＜6.3MPa時，液壓閥塊可采用鑄鐵 HT20－40；6.3MPa≤p＜21 MPa時，液壓閥塊可選用鋁合金鍛件；p≥21MPa時，液壓閥塊可選用35鍛鋼。

另外，采用以下方式均能在一定程度上抑制毛刺的生成：①提高刀具質量，使用專用刀具，選擇合理的機械加工方法，從工藝角度合理安排加工工序；②合理安排進給量，提高切削速度；③合理安排熱處理工序。

3 液壓閥塊毛刺的去除

機械去毛刺是通過手動或動力驅動特制的刷子旋轉，對工件進行磨削去毛刺［5］。電化學去毛刺是在電極和零件之間留一定間隙，通過電解液導電形成電流，以電極作為陰極，零件作為陽極，使得陽極（零件毛刺部位）不斷溶解，去除毛刺［6］。

熱能去毛刺是將一定配比的氫、氧混合高壓氣體充入到裝夾閥塊體的密閉燃燒腔內，用火花塞點火爆炸，瞬間產生沖擊波并作用于零件的表面和毛刺，從而達到去毛刺的目的［7］。

4 結語

通過閥塊優(yōu)化設計及加工參數(shù)的合理選用，減小毛刺的產生及生成的尺寸，能夠降低去毛刺的成本，提高產品質量。選擇毛刺去除方法時，應采用既能達到工藝要求，又不降低零件尺寸精度的方法。

［1］朱小明，胡傳芳.液壓閥組的設計與制造［J］.建筑機械，2008（11）：115－118.

［2］王吉安.去毛刺技術的選擇及其檢測方法［J］.工具技術，2005，39（3）：81－82.

［3］謝俊鋒.鉆削加工毛刺的形成及解決方法［J］.輕工機械，2007（1）：85－87.

［4］范存德.液壓技術手冊［M］.沈陽：遼寧科學技術出版社，2004.

［5］張惠生.機械零件去毛刺工藝的現(xiàn)狀與發(fā)展［J］.北京建筑工程學院學報，2001（4）：58－63.

［6］姚敏茹，萬宏強，李福援.機械零件毛刺控制及去除工藝現(xiàn)狀［J］.新技術新工藝，2005（12）：20－22.

［7］姜黃海.熱能去毛刺技術［J］.航天制造技術，2002（1）：21－24.