目前大(dà)型全焊接球閥是一種中腔密封性好(hǎo)、耐(nài)高壓、流體阻力小的調節閥,主要用於切斷、分配和改變介質流向(xiàng),被廣泛(fàn)應用於各(gè)個領域(yù)(尤其(qí)是天然氣(qì)長途輸送管線)。閥(fá)座支撐(chēng)是大(dà)型(xíng)球閥(fá)的核心部件,其加工精度直接影響閥(fá)門的密封性能與閥體和(hé)球體的裝配(pèi)性能,由於其直徑大、壁薄、剛性差、強度低,因此在加工中易變形,不易(yì)保證加工精度。
1、零件結構分(fèn)析
閥座支撐屬於階梯狀大直徑薄壁類零件。從零件結構上看,它由內外圓柱麵(miàn)、外倒角及內錐麵組成,比較適合數控車削加工。從尺寸精度上看,該零件加工精度要求較高,且內錐麵粗糙度要(yào)求達到Ra1.6。為了達到加工要求,需要仔細對刀和(hé)嚴格確定切(qiē)削用量,以達到最佳切削效果。
2、加工機床及夾具的選取
該零件直徑大且壁薄,加工時易變(biàn)形(包括由夾緊(jǐn)力、切削力、切削熱引起(qǐ)的塑性變形和彈性變形)。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(chē)加工。該機床采用810D數(shù)控係(xì)統,加工精度(dù)高,且適合高速切削。為(wéi)了最大限度(dù)地消除工件的夾緊變形(xíng),在機床卡盤上安裝包(bāo)容式軟爪(彈性夾具),該夾具不僅能消(xiāo)除夾緊變形,而且重複安裝定位精度高,有利於保證工件的加工精度。
3、刀具的選(xuǎn)擇
根據閥座(zuò)支撐零件的結構特點,選(xuǎn)用外圓精車刀片、4mm切槽成型刀片和內(nèi)孔鏜刀片(piàn)對其進行加工。由(yóu)於零件直徑(jìng)大且壁薄,因此(cǐ)在選擇刀具時,首先應考慮如何降低切削力和刀片與(yǔ)零件的(de)摩擦(cā)力。刀具的前角、後角和主偏角越大,加工時的切削力和摩擦力就越小,消振散熱性也越好,但前角(jiǎo)和後角過大,會削弱刀具強度,加快(kuài)刀具(jù)磨損。為了(le)滿足工件的表麵粗糙度要(yào)求,應(yīng)選用帶修(xiū)光刃的精車刀片。
加工外圓(yuán)時(shí),采用了矩形刀杆,為了避免切削時(shí)產(chǎn)生振動,刀杆懸伸長度不宜過長(伸出1/3為宜);車削內孔時,選用了(le)圓(yuán)形刀杆,因為(wéi)圓形(xíng)刀杆的橫(héng)截麵積大於(yú)矩形(xíng)刀杆,剛度較高。為了進一步減小變形,提高加工精度,選用(yòng)了帶冷卻內孔的刀杆,利用切(qiē)削液降低(dī)加工過程中的切削溫度。
由(yóu)於(yú)工件直徑較大,選用雙刃刀片,兩端對稱分布的兩個切削刃可(kě)同時參與切削,每轉進給(gěi)量比單刃(rèn)刀(dāo)片提(tí)高一倍(bèi)左右,在提高加工效率(lǜ)的同時,還可以減小刀具(jù)對工件施加的徑向力,以減小工件變(biàn)形,進一步(bù)保證零件加(jiā)工質量。
4、刀尖(jiān)圓弧半徑補償
對於數控車削(xuē)加工而言,車刀刀尖通常是一段半徑很小的圓弧,而理論刀尖點並不是(shì)切削(xuē)刃圓弧上的一點,閥(fá)座支撐零件外圓有倒角,內腔(qiāng)有錐麵,因此在車削倒角和錐麵時,可能會(huì)造(zào)成欠切或過切現象。因此(cǐ),在編(biān)輯加工(gōng)程序指令(lìng)時,必須對刀尖圓弧半徑進行補(bǔ)償,以獲得正確的零件尺寸。
5、切削用量的確定
數控車削加(jiā)工的切削用(yòng)量包括背吃刀量ap、切削速度v和進給量f,根據切削速度v和閥(fá)座支撐外徑d,可計算出(chū)機床(chuáng)主軸轉速n=1000v/πd。選擇切削用量時,應在(zài)車床剛性和強度允許的條件下,充分利用機床功率,最大限度地發(fā)揮刀具的切削性能,所選取的切削用量應在車床的額定切削(xuē)參數內(nèi),同時,車床主軸轉速(sù)n、背吃刀量(liàng)ap、進給量(liàng)f應相互匹配,以(yǐ)獲得最佳切削效果(guǒ)。
精車時,為了保證加工精度,應(yīng)首先(xiān)確定背吃刀量ap,然後根據閥門的閥座支撐表麵輪廓和內腔粗糙度(dù)的要求,選取較小的(de)進給量f,最後,在保證刀具壽命的前提(tí)下,盡可能(néng)選取較高的切削速度v。
因零件為薄壁件,且內腔錐麵粗糙(cāo)度要求達到Ra1.6,為了(le)減小(xiǎo)工件變形,選用了高速切(qiē)削方(fāng)式,因為高速切削產生(shēng)的(de)切削熱大部分由切(qiē)屑帶走,可以降低工件溫度。加之機床激勵頻率高,工件不易產生振動,形成毛刺的可能(néng)性較小,可(kě)以保證零件的表麵加工質量。
精車時,背吃刀(dāo)量和(hé)進給量不宜過大,因為增(zēng)大進給量會使工件表麵殘餘麵積增大,從(cóng)而增大表麵粗糙度和內應力(lì)。選用合理的切(qiē)削參數可(kě)減小切削力,防止工件變形,並能保證加(jiā)工尺寸和幾何位置精度,並獲得良好的表(biǎo)麵(miàn)質量。
通過(guò)反複試切(qiē),最終選擇(zé)的最佳切削用量為:背吃刀量(單邊)ap=0.10mm,進給量f=0.10mm/r,切削速度v=200m/min。
實際加工表明,調節球(qiú)閥閥座支撐的數控精車加工質量(liàng)符(fú)合圖紙技術要求,滿足使(shǐ)用(yòng)要求,才能更好的完成生產任務。