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閥體是推進自鎖閥產品中的核心功能零件，一般（bān）由兩種材料、七段單個零件通過電子束焊接後再進行（háng）精密車削加工，屬於薄壁件，精度（dù）要求高，加工難（nán）度大。以前一直由手動車削（xuē）加工，手動車床需要多次（cì）裝夾加工，存在加工效（xiào）率低、尺寸一致性差等缺點。隨著十二五（wǔ）期間任務需求量（liàng）的增加，並考慮到該產品工（gōng）藝穩定性、產品可靠（kào）性等問題（tí），認為（wéi）實現該零件的數控化加工迫在眉睫，在多刀位的精密數控機床上，可通過一（yī）次裝夾完成切外圓、內槽（cáo）及（jí）螺紋（wén）等幾個加（jiā）工工序，以精密數控車削代替手動車削加工，可以提高加工效率和質（zhì）量，縮短加工周期。
1.閥體特點
（1）材（cái）料特點（diǎn）：閥體是由軟磁合金1J36或GYJ13與（yǔ）不鏽鋼1Cr18Ni9Ti兩種材料電（diàn）子（zǐ）束焊接在一起後再進行（háng）機械加工，其（qí）中軟磁合金與不鏽鋼都屬於難加工材料，會嚴重降低刀具使用壽命。軟磁合金材料粘，車削時易產生積屑瘤，硬度不（bú）高（gāo），不易提高表麵粗（cū）糙（cāo）度質量。不鏽鋼材料加工時不易斷屑，刀（dāo）具需有斷屑槽。
（2）結構特點及主要精度要求：如（rú）圖1、2所示（shì），零件由兩種材料7小段（duàn）通過電子束焊接而成後再（zài）進行車削成形，屬於薄壁件，***薄處壁厚0.8mm，內孔尺寸Φ14.2 +0.0270mm（長L=62mm）為關鍵尺寸，同時也是零件的設計基準，兩端內孔、Ф22+0.050mm及Φ23+0.050mm對基準有同軸度要求，需小於0.03mm。
2.閥體精密數控車削加（jiā）工難點及解決措施（shī）
閥體零件屬於薄壁難加工零件，根據零件材料（liào）及結構精度要求分析（xī），數控車削（xuē）存在以下幾方麵（miàn）難點問題：
（1）零（líng）件壁薄，剛性差，加工中振動變（biàn）形問（wèn）題。難點：閥體是由兩種材料單（dān）個（gè）7個零件（jiàn）電子束焊（hàn）接在一起的，焊接（jiē）後受熱變形等影響，各零件同軸度在0.2mm左右，其中三段內環槽單邊壁厚隻有0.8mm,為薄壁加工，剛性差（chà），加工易變形，原手動加工中為防止擺動及振動（dòng）變形，使用的是（shì）一（yī）夾一頂方式加工外圓，但（dàn）現有精密數控機床尾（wěi）座******力度不（bú）可（kě）控，頂持力過大會導致零件變形（xíng），另外加上******後Z軸行（háng）程縮短，刀塔刀位（wèi）旋轉受限，起（qǐ）不到精密數控加工的優勢，影（yǐng）響加工效率。
措施（shī）：為（wéi）了解決加工中零件擺動及振動變形問題，並（bìng）考慮到現有精密（mì）數控機床特點，設計心軸工裝進行防振，以增（zēng）加零件剛性，減少加工（gōng）振（zhèn）動變形（xíng），如圖3、4所示，心軸具體使用要求有如下幾點：①心軸材（cái）質（zhì）使用45號鋼，這樣具有一定的（de）硬力及拉伸力。②心軸上下二（èr）端采用橡膠墊，可以有效地減少加工過程中地刀具切削力的影響。③心軸螺（luó）栓與螺母采用左旋螺紋，這（zhè）樣（yàng）加工（gōng）中不會因主軸（zhóu）正轉產生鬆動而發（fā）生心軸脫離危險。
效果：通過（guò）對（duì）閥體零件心（xīn）軸工裝胎具（jù）的（de）使用，提高了加工（gōng）剛性，解決（jué）了零（líng）件振（zhèn）動變形問題，經測量外圓及內環（huán）槽薄壁沒有發生變形，外圓圓（yuán）度公差在0.003mm以內。
（2）零件裝夾用三（sān）爪卡盤（pán）設計。難點：手動精密加工中一直采用開口胎具抱緊（jǐn）閥體外圓φ30mm加工內孔（kǒng）的方法，來保證內孔尺寸及同軸度要求（qiú），但是閥體（tǐ）在精（jīng）車加工右端麵內孔時，因（yīn）為左端外徑尺寸φ33mm，而開口胎具夾緊閥體外圓直徑尺寸為φ30mm，所以開口胎具必須拿下來，安裝好閥體後，再由三爪卡（kǎ）盤夾緊開（kāi）口胎（tāi）具（jù），千分表打表找正閥體右端外圓同軸度0.02mm以內，再進行精車右端內孔。這種方法經常會出現夾緊力度不一，需要重複裝夾開口胎具，再次千分表打表找（zhǎo）正這一問題。現在由於批量較大，數量是以（yǐ）前的3倍，數控加工如果還使用開口胎抱（bào）緊外圓（yuán）加工，這樣（yàng）就需要二次裝夾，會極大地降低閥體加工效率，起不到數控（kòng）加工的優勢，原開口胎具（jù）如圖5所示。
措施：考慮到開口胎具使用中的實際問題，結合自己多（duō）年加工經驗，充分利（lì）用現有資源，對三爪卡盤卡爪進（jìn）行改造（zào），自行設計非標準卡（kǎ）爪，使卡爪具有開口（kǒu）胎（tāi）具包容性的同時隻采用（yòng）一次裝夾就可以進行精車右端內孔，具體如圖6所示。
效果：通過閥體實際加工應用，一體式三爪的優點突出，內孔φ14.2+0.020mm尺寸及同軸（zhóu）度均符合設計要求（qiú），並且徹底解決了以前開口胎具的重複裝夾問題，極大地（dì）提高了閥體加工效率，並保證了產品的尺寸一致（zhì）性及穩定性。
(3)零件為難加工材（cái）料（liào），刀具選用問題。難點：手動加工中一直（zhí）采用綜合性能良好（hǎo）的鎢鈷（gǔ）鈦類硬質合金YW1（適於耐熱鋼、高錳鋼和不鏽（xiù）鋼加工使用）刀具，但閥體（tǐ）為兩種不同金屬（shǔ）材料電子束焊接在（zài）一起，數控加工如果也用硬質合金刀片，由於須同時（shí）車削兩種金屬材質，在車削參數不（bú）變（biàn）的情（qíng）況下對刀尖的磨損（sǔn）度不同（tóng），尤（yóu）其在閥體重要內孔尺寸φ14.2+0.020mm長L=62mm加（jiā）工中，會產生（shēng）錐度，這時就要對刀具重新修磨，反複修（xiū）磨刀具會使加工效率降（jiàng）低，零件（jiàn）精度下（xià）降。
措施：根據以前的加工經驗及試驗（yàn）摸索，選擇出適合（hé）加（jiā）工軟磁合金與1Cr18Ni9Ti不鏽鋼兩種材料（liào）的（de）硬質合金刀片牌號（美（měi）國肯納KC5010），又結（jié）合閥體自身結構特點，三處環（huán）槽單邊隻有0.8mm的薄壁特點，對使用的加工環槽數控（kòng）車（chē）刀進（jìn）行修磨，將車刀前角磨製為5°，後角磨製為8°，副偏角25°，這樣既減少摩擦麵（miàn）接觸，又不使刀片失去強度。刀具（jù）如圖7、8所示。
效（xiào）果（guǒ）：通過對數控刀具牌號及車刀角度的選用，在實際閥體加工中（zhōng），外圓表（biǎo）麵和三處環槽沒有產生車削變形問題，內孔尺寸φ14.2+0.020mm錐度誤差在0.003mm之內，完全（quán）符合（hé）圖樣要求。
3.結語
通過詳細分析閥體數控（kòng）加工中存在的（de）主要難點問題，根據零件的材料、結構特點及精度（dù）等要求，從（cóng）刀具選擇（zé）、切削參數（shù）、裝（zhuāng）夾方法及工裝胎具使用等幾方麵考慮，有效（xiào）地解決了數控加工中存在（zài）的難點問題，製定了數控車削加工（gōng）方案（àn），並得出主要成果如下：
（1）加工方案：①軟爪夾左端（duān）Φ31mm外圓處，加工右端所有外圓。②一體式三爪夾Φ30mm外圓處，加工（gōng）左端Φ31mm外圓、內孔及Φ14.2mm內孔。③一體式三（sān）爪夾Φ30mm外圓（yuán）處（chù），加工右端所有內（nèi）孔，保證尺寸及同軸度要求。
（2）加工成（chéng）果。①閥體精密數控加工是可以實現的，所有（yǒu）尺寸及形位精度符合圖（tú）樣要（yào）求，利用一體式三（sān）爪工（gōng）裝進行裝卡加工，總裝卡時間減少50%以上，總加工效率提（tí）高3倍（bèi）以上。②通過選擇合理的刀具及切削參數，加工出的表麵粗糙度***優可達Ra=0.1μm，平（píng）均Ra=0.2μm，與原手動加（jiā）工相比，可極大提高表麵加工質量。③閥體精密數控加（jiā）工可保證零件的尺寸一致性，公（gōng）差（chà）值（zhí）可按批（pī）量控製在0.01 mm以內，極大地提高了尺寸一致性及穩定性。
（本文刊登在《金屬加工（冷加工）》201４年（nián）第２０期，作（zuò）者（zhě）單位：北京控（kòng）製工程研究所）
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