閥體珩磨工藝研究

摘 要：介紹了一種挖機(jī)閥體閥芯孔的全部加工工藝流程，針對試制過程中出現(xiàn)的閥芯孔尺寸超差問題進(jìn)行了深入研究，找到了影響閥芯孔質(zhì)量的關(guān)鍵因素，并通過刀具調(diào)整、程序改進(jìn)等方法，解決了挖機(jī)閥體閥芯孔的加工問題，成功制造出合格的挖掘機(jī)閥體，為液壓元件的加工試制積累了經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：挖機(jī)閥體；閥芯孔；加工工藝

中圖分類號：TG580.67" " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " 文章編號：1671-0797（2023）18-0082-04

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2023.18.021

0" " 引言

隨著工業(yè)技術(shù)的迅速發(fā)展，液壓控制技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用更加廣泛，液壓機(jī)械具有高效率、高動力、高精度的特點(diǎn)，這使得傳統(tǒng)笨重的機(jī)械被新型的液壓機(jī)械逐步取代。液壓機(jī)械的推廣主要取決于液壓件關(guān)鍵部位的加工技術(shù)，而液壓閥孔的加工精度直接影響產(chǎn)品的性能、壽命及使用，因此高端液壓總成元件加工技術(shù)的改進(jìn)成為重中之重。

本文研究的挖機(jī)閥體是用于工程機(jī)械的一款高端液壓產(chǎn)品，主要用于挖掘機(jī)控制動力總成，是挖掘機(jī)控制系統(tǒng)的“心臟”。該閥體是一種以液壓油為操作介質(zhì)的自動化元器件，與各類液壓閥、閥芯組合起來使用，通過液壓閥芯的動作來控制油液介質(zhì)的方向、通斷、流量、壓力等參數(shù)，間接地控制挖掘機(jī)各個(gè)關(guān)節(jié)的動作。在閥體各個(gè)閥孔的加工中，閥芯孔的尺寸精度、幾何精度、表面粗糙度要求最為嚴(yán)格，是閥體加工的難點(diǎn)部位，也是閥體構(gòu)造的核心，如圖1所示。

1" " 閥芯孔加工工藝流程

該閥體材料為蠕墨鑄鐵，閥芯孔直徑尺寸為D28H6，孔壁粗糙度要求為Rz2.5，圓度要求上限為0.002 mm，直線度要求上限為0.003 mm，平行度要求上限為0.004 mm，閥芯與閥芯孔之間采用精密配合方式，所以閥芯孔的加工要求非常高。閥芯孔的加工工藝采用擴(kuò)-鉸-珩的加工順序[1]，具體分為粗?jǐn)U、半精擴(kuò)、半精預(yù)鉸、半精鉸、精預(yù)鉸、精鉸、鋼絲刷去毛刺、熱能爆炸去毛刺、粗漲珩、粗珩、半精珩、精珩、碳硅刷去毛刺等工步，最終保證閥芯孔的加工質(zhì)量[2]。

2" " 試制問題

該挖機(jī)閥體的試驗(yàn)過程中出現(xiàn)閥芯孔位置泄漏量超差問題。經(jīng)過對閥芯直徑尺寸及形位公差、閥芯孔直徑尺寸及形位公差、閥芯孔粗糙度、試驗(yàn)設(shè)備準(zhǔn)確性等問題的逐項(xiàng)排查，最終將問題鎖定在閥芯孔加工上，實(shí)際測量閥芯孔粗糙度滿足Rz2.5要求，但是圓度、直線度、平行度等形位公差超差嚴(yán)重，針對這種情況進(jìn)行分析，采取了一系列措施來提高閥芯孔加工質(zhì)量，保證了閥體的合格下線。

3" " 閥芯孔質(zhì)量影響因素分析改進(jìn)

3.1" " 鉸刀加工情況分析

閥芯孔在擴(kuò)孔加工之后，閥孔的直線度基本上能夠得到有效控制，這時(shí)選擇帶導(dǎo)向單刃精鉸刀對閥孔實(shí)施鉸孔處理最為主要的目的就是對孔的圓度誤差進(jìn)行修正。針對鉸刀加工情況進(jìn)行排查，發(fā)現(xiàn)鉸刀在加工中心上跳動值較大，使用儀器實(shí)際測量四把鉸刀的跳動，結(jié)果跳動值最大達(dá)到0.08 mm，經(jīng)過跟刀具廠家溝通，鉸刀跳動需調(diào)至0.03 mm以內(nèi)。針對這種情況，在加工中心上重新調(diào)整了鉸刀，保證刀具跳動在0.02 mm以內(nèi)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行閥體閥芯孔鉸孔處理，最終結(jié)果顯示鉸孔圓度可以達(dá)到0.01～0.025 mm，但直線度、平行度在0.02～0.05 mm，需要珩磨工序進(jìn)一步修正。檢測結(jié)果如圖2、圖3所示。

3.2" " 珩磨加工余量與漲珩刀加工壓力及次數(shù)

珩磨工序的作用是對閥孔做最后的圓度、直線度、表面粗糙度修正。珩磨加工對圓度的修正能力最高為10倍，即珩前圓柱度若為0.03 mm，珩后圓柱度最高可達(dá)0.003 mm。在前工序有效保證各項(xiàng)精度的情況下，珩磨后閥孔圓柱度可達(dá)0.001 5～0.003 mm，表面粗糙度可達(dá)Rz2.5，較好地達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

珩磨雖可去除較大加工余量，但余量過大將影響加工效率和加工質(zhì)量，余量過小則會發(fā)生珩磨質(zhì)量差甚至振刀現(xiàn)象。為去除前工序的表面加工痕跡和形狀誤差，加工余量應(yīng)大于前工序的總誤差（包括形狀誤差及表面粗糙度）。根據(jù)現(xiàn)場刀具情況與廠家指導(dǎo)，最終將刀具加工余量定為：粗珩刀（0.01 mm）、半精珩刀（0.007 mm）、精珩刀（0.003 mm）。

漲珩刀的加工原理為：內(nèi)冷壓力將珩磨條壓在孔壁上，進(jìn)行多次進(jìn)出反復(fù)珩磨去除余量。所以，珩磨刀的珩磨余量是由珩磨壓力和珩磨次數(shù)決定，一般情況下，珩磨壓力越高，加工效率越高，但同時(shí)也會導(dǎo)致珩磨表面質(zhì)量變差?，F(xiàn)有漲珩刀內(nèi)冷壓力保持在2 MPa（20 bar）穩(wěn)定不變，通過改變加工次數(shù)來調(diào)整珩磨尺寸。漲珩刀主要進(jìn)行孔系直線度的修正，漲珩刀加工后的閥芯孔直線度可以達(dá)到0.003～0.005 mm，圓度則還需要后序刀具的修正。

3.3" " 珩磨條長度和規(guī)圓情況

珩磨條長度主要取決于珩磨孔的長度，是刀具廠家研究了閥體閥芯孔實(shí)際長度及加工工況后進(jìn)行設(shè)計(jì)制造的，屬于該種閥體閥芯孔的專用刀具。珩磨條長度為120 mm，中間部分60 mm為主要珩磨部分，兩端珩磨條直徑呈減小趨勢。該閥體閥芯孔中有多個(gè)檔位槽，珩磨刀呈一種斷續(xù)切削狀態(tài)，當(dāng)珩磨條長度過短時(shí)，刀具導(dǎo)向差、珩磨效率低、易振刀；當(dāng)珩磨條過長時(shí)，容易使孔呈鼓形，影響孔的圓柱度[3]。

珩磨條在出廠前會安裝到珩磨頭上，在磨床上進(jìn)行規(guī)圓，規(guī)圓后珩磨條的圓柱度最大不能超過0.01 mm。由于珩磨刀斷續(xù)切削，所以珩磨條前后端位置必須進(jìn)行倒角處理，減少刀具進(jìn)退刀過程中的抗力，增加刀具穩(wěn)定性，防止出現(xiàn)振刀現(xiàn)象。

3.4" " 珩磨行程及越程量

為加工出直徑一致、圓度好的孔系，必須合理選定珩磨條的長度、珩磨行程及越程量（兩端）。珩磨的越程量為珩磨刀反復(fù)進(jìn)退加工過程中從出口伸出的長度和入口留下的長度，珩磨越程量必須保證進(jìn)退刀轉(zhuǎn)換時(shí)珩磨條珩磨部位中點(diǎn)位于出入孔口處。如果越程量較小，出口處會出現(xiàn)“喇叭口”現(xiàn)象，即出口位置直徑較整體偏?。蝗绻匠塘枯^大，刀具在進(jìn)出口處的支撐面積就小，刀具會呈現(xiàn)出不穩(wěn)定狀態(tài)，出現(xiàn)輕微振刀及蜂鳴聲[4]。

3.5" " 毛刺去除影響

閥芯孔加工過程中不可避免地帶有毛刺，這些毛刺可能會影響到閥芯孔的珩磨質(zhì)量。該閥體采用毛刷去毛刺與熱能爆炸去毛刺相結(jié)合的方法消除毛刺。閥芯孔挖槽刀自身帶有很小的倒角，主要用于去除挖槽產(chǎn)生的毛刺；熱能去毛刺采用的是氣體燃燒的方式，將細(xì)小的毛刺氣化，實(shí)現(xiàn)毛刺的去除；鉸孔工序后，用鋼絲刷去除閥芯孔鉸孔產(chǎn)生的毛刺；珩磨后，用碳硅刷去除珩磨產(chǎn)生的毛刺。各個(gè)工序毛刺的去除，保證了閥芯孔的加工質(zhì)量和閥芯在閥體閥芯孔中動作的流暢，防范了卡閥現(xiàn)象的發(fā)生。

經(jīng)過一系列調(diào)整與改進(jìn)，閥芯孔的圓度、直線度、平行度等尺寸均滿足圖紙要求，閥體閥芯孔處泄漏量降低至合格范圍以內(nèi)，各個(gè)液壓閥正常運(yùn)轉(zhuǎn)。結(jié)果如圖4、圖5所示。

4" " 結(jié)束語

閥體是挖掘機(jī)動力總成的關(guān)鍵零件，閥體的閥芯孔加工質(zhì)量直接影響閥體的泄漏量、動作、可靠性等關(guān)鍵性能。本文通過對與閥芯孔加工質(zhì)量緊密相關(guān)的刀具與參數(shù)的研究，找到了閥芯孔質(zhì)量保證的一系列因素，保證了挖機(jī)閥體的加工質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了泄漏量合格的既定目標(biāo)，為后續(xù)的液壓產(chǎn)品開發(fā)積累了經(jīng)驗(yàn)[5]。

[參考文獻(xiàn)]

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[4] 李宏.常見珩磨加工工藝參數(shù)調(diào)整方法[J].機(jī)電國際市場，2000（4）：24-25.

[5] 孫振貴，邢天羿，邵銘，等.超精密閥套內(nèi)孔的珩磨工藝研究[J].航空精密制造技術(shù)，2019，55（2）：53-56.

收稿日期：2023-06-07

作者簡介：孫明宇（1995—），男，山東煙臺人，研究方向：機(jī)械加工工藝。