閥體機(jī)械加工工藝的分析

鄧鑫

哈電集團(tuán)哈爾濱電站閥門有限公司 黑龍江哈爾濱 150000

1 閥體材料的選擇及應(yīng)用場(chǎng)合

閥體材料的選擇，首先需要對(duì)流體介質(zhì)的兩個(gè)性能加強(qiáng)重視，分別是物理和化學(xué)性能。物理性能主要就是工作壓力以及環(huán)境溫度；化學(xué)性能主要就是腐蝕性以及密封性。較為常用的材料有：鑄鐵、鑄鋼、碳鋼、不銹鋼，銅等。選擇原則：中低壓力、工作溫度低于300℃，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，一些尺寸較大的閥體一般使用鑄造工藝進(jìn)行閥體的加工。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，不銹鋼閥門獲得了普遍應(yīng)用，不銹鋼閥門成本很好，對(duì)于技術(shù)的要求也很高。

1.1 鑄鐵閥體

鑄鐵閥體主要有灰口鑄鐵閥體和球墨鑄鐵閥體?；铱阼T鐵自身的含碳量很高，強(qiáng)度較大，塑性和韌性比較低，成本較小，價(jià)格低廉，可以應(yīng)用在一些要求不高的場(chǎng)合；球墨鑄鐵采用球化以及孕育處理獲得球狀石墨，和灰口鑄鐵比較，能夠?qū)﹁T鐵的機(jī)械性能提升，強(qiáng)度也非常高，韌性和塑性較好[1]。

1.2 碳鋼閥體

碳鋼閥體主要有鑄鋼和鍛鋼閥體，由于碳鋼的碳含量比較低，和鑄鐵比較，強(qiáng)度以及硬度通常都很高，有著很好的可鍛性以及焊接性，為了可以將其綜合性能提升，一般在碳鋼當(dāng)中進(jìn)行相關(guān)合金元素的加入，比如，比較常見(jiàn)的牌號(hào)有：WCB、ZG25、16Mn等。

2 閥體的加工工藝分析

閥體作為型腔體的一種異形件，在實(shí)際的閥體加工當(dāng)中，需要對(duì)工件定位以及裝夾和振動(dòng)等工藝加強(qiáng)重視。閥體加工面一般和類似于法蘭加工和閥體內(nèi)部的閥座孔等加工。左右兩端的法蘭需要和外部的管道進(jìn)行連接，中間的法蘭需要和閥蓋進(jìn)行連接，以此將閥桿的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行支撐[2]。

2.1 閥體技術(shù)要求分析

①閥體內(nèi)腔的閥座精度要求很好，尺寸精度要求一般為H8級(jí)，與法蘭端面定位孔的同軸度控制在0.03mm之內(nèi)。②法蘭斷面和基準(zhǔn)孔之間的垂直度盡可能的控制在0.05mm之內(nèi)，左右兩端的法蘭，其同軸度控制在0.05mm之內(nèi)。③各個(gè)法蘭上的螺紋孔相對(duì)于基準(zhǔn)軸線的位置度控制在0.05mm之內(nèi)。④閥座孔的表面粗糙度Ra值小于1.6μm，法蘭端面及內(nèi)孔的表面粗糙度Ra值小于1.6μm。

2.2 閥體加工設(shè)備的選擇

在對(duì)加工設(shè)備選擇中，需要按照閥體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及技術(shù)要求和生產(chǎn)類型等，在確保加工精度符合要求的基礎(chǔ)上，對(duì)加工設(shè)備合理選擇。閥體盡管作為一種異構(gòu)體，但是其加工面還是需要以回轉(zhuǎn)體為主。結(jié)合工序集中和粗精加工分開(kāi)原則：閥體粗加工當(dāng)中盡可能選取臥式車床。在臥式車床中進(jìn)行閥體的加工，其作為一個(gè)懸臂梁裝夾，還需要配置專用夾具和相關(guān)配重，以此對(duì)于工件在旋轉(zhuǎn)當(dāng)中的離心力和位移進(jìn)行減少；其次，在閥體內(nèi)部加工當(dāng)中，刀具自身的伸長(zhǎng)量和刀桿的剛度中產(chǎn)生的振動(dòng)，相對(duì)于閥體加工質(zhì)量有著非常大的影響，因此閥體粗加工盡可能采用臥式加工車床。在閥體精加工當(dāng)中，通常使用加工中心較為合適，在實(shí)際的精加工當(dāng)中，因?yàn)橛嗔客^小，因此夾緊力也需要有效減少。在實(shí)際的精加工中，工作臺(tái)只進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)，防止了由于旋轉(zhuǎn)而出現(xiàn)的誤差，同時(shí)加工中心主軸自身的剛性和數(shù)控技術(shù)的特點(diǎn)，確保了閥體加工質(zhì)量符合要求[3]。

3 閥體的加工質(zhì)量分析

閥體加工質(zhì)量主要有尺寸精度、表面粗糙度及形位公差。在這當(dāng)中，形位公差基本上都是由工件定位裝夾和機(jī)床設(shè)備自身性能來(lái)決定。在加工工藝和設(shè)備保證的基礎(chǔ)上，對(duì)切削用量合理選擇，確保閥體的精度和表面粗糙度符合要求。切削用量作為切削運(yùn)行中進(jìn)行衡量的參數(shù)。對(duì)切削用量的合理選取，可以將機(jī)床和刀具的使用性能最大化呈現(xiàn)，在確保工件加工質(zhì)量符合要求的基礎(chǔ)上，將生產(chǎn)效率提升。

機(jī)械加工當(dāng)中主要分為粗加工和精加工。粗加工的主要目的就是通過(guò)減少的時(shí)間將工件大部分余量進(jìn)行切削，從而給精加工留有一定的余量，因此可以選取較大的切削深度，并且再選擇比較大的進(jìn)給量，最后對(duì)切削速度合理選取。精加工的主要目標(biāo)就是確保工件加工質(zhì)量符合要求，盡可能選取較大的切削速度，對(duì)進(jìn)給量保持較小，對(duì)切削深度合理選擇。

4 數(shù)控技術(shù)在閥體加工中的應(yīng)用

隨著當(dāng)前數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控自動(dòng)化對(duì)于手動(dòng)操作模式進(jìn)行了替代，數(shù)控車床對(duì)普通車床進(jìn)行了替代，加工中心對(duì)普通銑床和鉆床等進(jìn)行了替代。數(shù)控技術(shù)有自動(dòng)化程度以及加工精度和生產(chǎn)效率高等特點(diǎn)，然而數(shù)控設(shè)備投資較大，對(duì)于人員的要求也很好。這些因素在一定意義上對(duì)于數(shù)控技術(shù)的發(fā)展有所制約。在實(shí)踐生產(chǎn)當(dāng)中，閥體加工使用普通和數(shù)控設(shè)備結(jié)合的方式；粗加工使用普通車床，精加工使用數(shù)控設(shè)備。但是數(shù)控刀具在普通車床當(dāng)中被廣泛應(yīng)用，從而對(duì)生產(chǎn)效率可以提升。數(shù)控刀具是濕加工，其處于封閉的環(huán)境，普通設(shè)備是在開(kāi)放式的環(huán)境中加工，若是冷卻不充分，對(duì)于刀具的使用壽命有著很大的影響。

按照加工工序集中性的原則，在閥體精加工當(dāng)中，使用加工中心可以將數(shù)控技術(shù)的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)出來(lái)。工件實(shí)施一次性的裝夾，閥體法蘭斷面和外圓、內(nèi)孔及法蘭圓周上的螺紋孔都可以一次性加工完成。如果采用功能強(qiáng)大的數(shù)控設(shè)備組建成自動(dòng)化生產(chǎn)線，就可以使得工件從毛坯到產(chǎn)品一次性完成。若是閥體的材料為鑄鐵，在加工設(shè)備的選擇中盡可能不采用數(shù)控機(jī)床。由于鑄鐵加工環(huán)境很惡劣，很難冷卻，散熱慢以及刀具的磨損較快，對(duì)于數(shù)控設(shè)備有著很大的影響。若是加工余量比較大，可以選取耐磨損以及耐高溫的立方氮化彭（CBN）刀具。

5 結(jié)語(yǔ)

在閥門加工工藝系統(tǒng)中，閥體加工工藝是非常重要的一部分，對(duì)閥體加工工藝的分析，以此將閥體加工工藝規(guī)程進(jìn)行優(yōu)化，以及對(duì)于數(shù)控技術(shù)的合理應(yīng)用，不但可以確保閥體加工質(zhì)量符合要求，還可以將生產(chǎn)效率提升，從而確保閥體加工質(zhì)量符合要求。