目前大型全焊接球閥是一種中腔密封性好、耐高壓、流體阻力小的調節(jiē)閥,主要用於切斷、分配和(hé)改變介質流向(xiàng),被廣(guǎng)泛應用於(yú)各個領(lǐng)域(尤其是(shì)天然氣長途輸送管線)。閥座支(zhī)撐(chēng)是大型(xíng)球閥的核(hé)心部件(jiàn),其加工精度直(zhí)接影響閥門的密封性能與閥體和球體的裝配性能,由於(yú)其直徑大、壁(bì)薄、剛性差、強度低,因此(cǐ)在加工中易變形,不(bú)易保證加工精度。
1、零件結構分析
閥座支(zhī)撐屬於階梯狀大直徑薄(báo)壁類(lèi)零件。從零件結構上看,它由內外圓柱(zhù)麵、外倒角及內錐麵組成,比較適合數控車削加工。從(cóng)尺寸精度上看,該(gāi)零件加工精度要求(qiú)較高,且內錐麵粗糙(cāo)度要求達到Ra1.6。為了達到加工要求,需要仔細對刀和嚴格確定切削用量,以達到最佳切削效果。
2、加工機床(chuáng)及夾具的選取
該零件直徑大且壁薄,加(jiā)工時易(yì)變形(包括由夾緊力、切削力、切削熱引起的塑性變形和(hé)彈性變形)。我們選用上海重型機床廠生產的CK61150數控車床對閥座支撐進行精車加工。該機床采用810D數控係統,加工精度(dù)高,且適合高速切(qiē)削。為了最大限度地(dì)消除工件的夾緊變形,在機床卡盤上安裝(zhuāng)包容式軟爪(彈性夾具),該夾具不僅能(néng)消除夾緊變形,而(ér)且重複安裝定位精度高,有利於保證工件(jiàn)的加工(gōng)精度(dù)。
3、刀具的選擇
根據閥座支撐零件的結構特點,選(xuǎn)用外圓精車刀片、4mm切槽成型(xíng)刀(dāo)片和內孔鏜刀(dāo)片對其進行加(jiā)工。由於零件直徑大且壁(bì)薄,因此在(zài)選擇刀具時,首先應考慮如何降低切削力(lì)和刀片與零件的摩擦力。刀具的前(qián)角、後(hòu)角和主(zhǔ)偏角越大,加(jiā)工時的切(qiē)削力和摩(mó)擦力就越小,消振散熱性也(yě)越好,但前角和後角過大,會削弱刀具強度,加快刀具磨損。為了滿足工件的表(biǎo)麵(miàn)粗糙度要求,應選用帶修(xiū)光刃的精車刀(dāo)片。
加工外圓時,采用了(le)矩形刀杆,為了避免切削時產生振動,刀杆懸伸長度不宜過長(伸(shēn)出1/3為宜);車削內孔時,選用了圓形(xíng)刀杆,因為圓形刀杆的橫截麵積大於矩(jǔ)形刀杆,剛度較高。為了進一(yī)步減小變形,提高加工精度,選用了帶冷卻內孔的(de)刀杆,利(lì)用切削液降低加工過程中的(de)切削溫(wēn)度。
由於工件(jiàn)直徑較大,選用雙刃刀片,兩端對稱(chēng)分(fèn)布(bù)的兩個切削刃可同(tóng)時參與切削(xuē),每轉進給(gěi)量比單刃刀片提高一倍左右,在(zài)提(tí)高加工效(xiào)率的同時,還可以減小刀具對工件施加的徑向力,以減小工件變形,進一步保證零件加工質量。
4、刀尖圓弧半徑(jìng)補償
對於數控車削加工而言,車刀刀尖通常是一(yī)段半徑很小的圓弧(hú),而理論刀尖點並不是切削刃圓弧上(shàng)的一點,閥座支撐零件外圓有倒角,內腔有錐麵,因此在車削(xuē)倒角和錐麵時,可能會(huì)造成欠切或過切(qiē)現象。因此,在編輯加工程序(xù)指(zhǐ)令時,必須對刀尖圓(yuán)弧半徑進行補償,以獲得正確的零件尺寸。
5、切削用量的確定
數控車削加工(gōng)的切削用量包括背吃刀(dāo)量ap、切削速度(dù)v和進給量f,根據切削速度v和閥座支撐外徑d,可計(jì)算出機(jī)床主軸轉速n=1000v/πd。選擇切削用量時,應在車床剛性和強度允許的條件(jiàn)下,充分利用機床功率,最大限(xiàn)度地發揮刀(dāo)具的切削(xuē)性能,所選取的切(qiē)削用量應在車床的額定切削參數內,同(tóng)時,車床主軸轉速n、背吃刀量ap、進給量f應相互匹配(pèi),以獲得最佳切削效果。
精車時,為了保證加(jiā)工精度,應首先確定(dìng)背吃刀量ap,然後根據閥(fá)門的閥座支(zhī)撐表麵(miàn)輪廓(kuò)和內腔粗糙度的要求(qiú),選取較小的(de)進給量f,最(zuì)後(hòu),在保證刀具壽(shòu)命(mìng)的前提下,盡可能選取較(jiào)高的切削速度v。
因零(líng)件為薄壁件,且內腔錐麵粗糙度要(yào)求達到Ra1.6,為了減小工件變形,選用(yòng)了高速(sù)切削方式,因為高速切削產生的切削熱大部分由切屑帶走,可以(yǐ)降低工件溫度。加之(zhī)機床激勵頻率(lǜ)高,工(gōng)件不易產生振動,形成毛刺的可(kě)能性較(jiào)小,可以保證零件的表(biǎo)麵加工質量。
精車時,背吃刀量和進給量不(bú)宜過大,因為增大進給量會使工件(jiàn)表麵(miàn)殘餘麵(miàn)積增大,從(cóng)而增大表麵粗糙度和內應力。選用合理的切削參(cān)數可減小切削力(lì),防止工(gōng)件變形,並能保證(zhèng)加(jiā)工尺(chǐ)寸和(hé)幾何位置(zhì)精度,並獲得良(liáng)好的表(biǎo)麵質量。
通過反複試切,最終(zhōng)選擇的最佳切削用量(liàng)為:背吃刀量(單邊)ap=0.10mm,進給量(liàng)f=0.10mm/r,切削速(sù)度v=200m/min。
實際加工表明,調節球閥(fá)閥座(zuò)支(zhī)撐的數控(kòng)精車加工質量符合圖紙技術要求(qiú),滿足使用要(yào)求,才能更好的完成生產任務。
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