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工程機(jī)械壓力變送器閥芯孔精密加工探索研究
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工程機(jī)械壓力變送器閥芯孔精密加工探索研究

時(shí)間:2019-11-12 09:34:03
摘 要: 壓力變送器是工程機(jī)械液壓系統(tǒng)的重要元件之一,用來控制液體流動方向、流量大小及壓力高低。而壓力變送器閥芯孔加工質(zhì)量是關(guān)鍵要素,直接影響壓力變送器工作性能及使用壽命。該文shou先總結(jié)了壓力變送器閥芯孔 3 種加工工藝方案,然后根據(jù)探索及驗(yàn)證,提出了閥芯孔成套化鉸孔技術(shù)、閥芯孔沉割槽高效加工技術(shù)、多沖程珩磨 + 單沖程珩鉸精密加工技術(shù)。
0 引言
當(dāng)前,壓力變送器在工程機(jī)械領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣,作用也越來越大。壓力變送器是液壓系統(tǒng)的重要元件之一,用來控制液體流動方向、流量大小及壓力高低。而壓力變送器閥孔加工質(zhì)量是關(guān)鍵要素,直接影響壓力變送器工作性能及使用壽命。所以,對壓力變送器閥芯孔加工工藝方案進(jìn)行探究分析,不斷引入新技術(shù),提高閥芯孔加工質(zhì)量,從根本上保證壓力變送器工作的穩(wěn)定性。
1 概述
液壓閥芯孔加工是壓力變送器制造中的關(guān)鍵特征點(diǎn),也是加工難點(diǎn)之一。閥芯孔加工精度主要有直徑尺寸精度、圓度、圓柱度、表面粗糙度等。一般情況下,我們要求閥芯孔直徑尺寸精度在 0 ~ 0. 003 mm,圓度在 0. 002 mm 以內(nèi),圓柱度在0. 003 mm 以內(nèi),閥芯孔內(nèi)表面粗糙度在 Ra0. 2 以內(nèi)。目前液壓閥芯孔加工比較成熟穩(wěn)定的工藝方案主要有 3 種,見表 1 ~ 表 3。
2 閥孔加工技術(shù)
經(jīng)過多年探索及驗(yàn)證,提出幾種液壓閥芯孔加工20191112094135.jpg技術(shù),主要有閥芯孔成套化鉸孔技術(shù)、閥芯孔沉割槽高效加工技術(shù)、多沖程珩磨 + 單沖程珩鉸精密加工技術(shù)。
2. 1 閥芯孔成套化鉸孔技術(shù)
常用閥體主要有兩種類型,一是如圖 1 鑄造式閥體,二是如圖 2 連鑄式閥體,兩者閥孔主要的區(qū)別為鑄造式閥體閥孔為預(yù)鑄孔,各臺階成環(huán)狀分步,連鑄式閥體為實(shí)心孔無預(yù)鑄孔,相交孔較多,且不規(guī)則,加工難度大。
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針對兩種閥孔,傳統(tǒng)加工工藝流程為:一頭鉆孔→另一頭鉆孔→一頭擴(kuò)孔→另一頭擴(kuò)孔→粗鏜→半精鏜→鉆鉸孔導(dǎo)引孔→精鉸孔。
傳統(tǒng)工藝存在工序多、加工效率低、圓柱度精度低問題。為解決以上問題,通過不斷驗(yàn)證,開發(fā)了適用于不同液壓閥孔、不同加工效率的加工技術(shù)。改進(jìn)后的加工工藝流程為:鉆(連鑄閥體需要) →鉆導(dǎo)引孔→擴(kuò)孔→鉸孔。
針對鑄造閥孔只需鉆導(dǎo)引孔、擴(kuò)孔和鉸孔 3 個步驟即可,加工工時(shí)可縮短為 5 分鐘以內(nèi)。技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn) 1:將擴(kuò)孔導(dǎo)引鉆和鉸孔導(dǎo)引鉆復(fù)合在一起,兩個導(dǎo)引孔一起加工。
技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn) 2:擴(kuò)孔鉆、鉸孔鉆采用階梯式切削刃,實(shí)現(xiàn)擴(kuò)孔大余量加工擴(kuò)孔加工,與導(dǎo)引孔刀結(jié)合,實(shí)現(xiàn)之前鉆孔、擴(kuò)孔、鏜孔的復(fù)合加工。鉸孔后,閥孔直徑公差≤0. 02 mm,圓柱度≤0. 01 mm,過程能力指數(shù) cpk≥1. 33,單孔加工工時(shí)≤5 min,處于行業(yè)lingxian水平。
2. 2 閥芯孔沉割槽高效加工技術(shù)
目前閥體沉割槽有兩種類型,一是如圖 3 有預(yù)鑄流道小余量沉割槽,二是如圖 4 無預(yù)鑄孔全加工沉割槽,兩者閥孔主要的區(qū)別為前者加工余量小,加工前端面不規(guī)則,后者需要全部加工,余量大,但加工前端面平整。
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傳統(tǒng)加工方法為使用 T 型槽銑刀(見圖 5)加工,類似圖 3 沉割槽,每個槽子需要加工 2 ~5 min,類似圖4 沉割槽,每個槽需要加工 5 ~10 min。為提高加工效率,基于加工余量情況,針對 2 種沉割槽,研發(fā)不同的割槽方法,形成成套化的割槽方法,如表 4 所示。
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技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn) 1:類比車床車槽方案,由工件轉(zhuǎn)動化為刀具轉(zhuǎn)動,設(shè)計(jì)推鏜刀,如圖 6 所示。技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn) 2:類比 T 型槽刀,一次加工一個槽改為一次加工多個槽,設(shè)計(jì)多刃槽銑刀,如圖 7 所示。技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn) 3:進(jìn)一步優(yōu)化多刃槽銑刀,實(shí)現(xiàn)換刀片式可以漲縮的刀具,如圖 8 所示,刀桿設(shè)計(jì)剛性更好,相對多刃槽銑刀,適用于多倍徑細(xì)長閥孔加工。
2. 3 多沖程珩磨 + 單沖程珩鉸精密加工技術(shù)
同行業(yè)閥芯孔的精密加工方案為多沖程珩磨或者單沖程珩鉸,兩種工藝各有優(yōu)缺點(diǎn),多沖程珩磨對于閥孔直線度的保證有優(yōu)勢,單沖程珩鉸對保證閥孔的圓度有優(yōu)勢,兩個工藝單好使用,都很難達(dá)到圓柱度3 μm的設(shè)計(jì)要求。
為解決此問題,通過調(diào)研不同廠家的加工方案,結(jié)合多沖程珩磨與單沖程珩鉸工藝特點(diǎn),采用多沖加單沖的閥芯孔珩磨工藝多沖程保證直線度,單沖程保證圓度,閥芯孔直徑公差≤0. 003 mm,粗糙度≤Ra0. 2,圓柱度控制在 3 μm 以內(nèi),達(dá)到國際先金水平,如表 5所示。
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3 結(jié)束語
液壓閥芯孔加工是壓力變送器制造的關(guān)鍵,在今后的實(shí)際工作中,還需要不斷探尋新刀具、新工藝、新設(shè)備,精益求精,提升壓力變送器制造水平。
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