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閥（fá）體是推進自鎖閥產品中的核心功能零件（jiàn），一般由（yóu）兩（liǎng）種材料（liào）、七段單個（gè）零件通過電子束焊接後再進行精密車削加工，屬於薄壁件，精（jīng）度要（yào）求高，加工難度大。以前一直由（yóu）手動車削加工，手動車床需要（yào）多次裝夾加工，存在加工效率低、尺寸一（yī）致（zhì）性差等缺點。隨著十二五期間任務需求量的增加，並考慮到該產品（pǐn）工藝穩定性、產品（pǐn）可靠性等（děng）問題，認為實現該零件的數控化加工迫在眉睫，在多刀位的精密數控（kòng）機床上，可通過（guò）一次裝夾完成切外圓（yuán）、內槽及（jí）螺紋等幾個加工工序，以精密數控車削代替手動車削加工，可以提高加工效率（lǜ）和質量，縮短加工周期。
1.閥體特點
（1）材料特點：閥體是由軟磁（cí）合金（jīn）1J36或GYJ13與（yǔ）不鏽鋼1Cr18Ni9Ti兩種材料電子束焊接（jiē）在一起後再進行機械加工，其中軟（ruǎn）磁合（hé）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（chǎn）生積屑瘤，硬（yìng）度不高（gāo），不易提高表麵粗糙度質量。不（bú）鏽鋼材料加（jiā）工時不易斷屑，刀具需有斷（duàn）屑槽。
（2）結構特點及主（zhǔ）要精度要求：如圖1、2所示，零件由兩種材料7小段通過電子束（shù）焊（hàn）接而成後再進行車削成形，屬於薄壁件，***薄處壁厚0.8mm，內孔尺寸Φ14.2 +0.0270mm（長L=62mm）為關（guān）鍵尺（chǐ）寸，同時也是零件的（de）設計基準，兩端（duān）內孔、Ф22+0.050mm及Φ23+0.050mm對基準有同軸度要求，需（xū）小於0.03mm。
2.閥（fá）體精（jīng）密數控車削加（jiā）工難點及解決（jué）措施
閥體零件屬於薄壁（bì）難加工零件，根據零件材料及（jí）結構精度要求分析，數控車（chē）削存在以下幾方麵難點問題：
（1）零件壁薄，剛（gāng）性差，加工（gōng）中振動變形問題。難點：閥體是由兩種材料單（dān）個7個零（líng）件電子束焊接在一（yī）起的，焊接後受熱變形（xíng）等影響，各零（líng）件同軸度在0.2mm左右（yòu），其中三段內環槽單（dān）邊壁厚隻（zhī）有0.8mm,為薄壁加工，剛性差，加工易變形（xíng），原手動加工中為防止擺動及振動變形，使用的是一夾（jiá）一（yī）頂（dǐng）方式（shì）加工外圓，但（dàn）現（xiàn）有精密數控機床尾座******力（lì）度不可控（kòng），頂持力過大會導致零件變形，另外加（jiā）上（shàng）******後Z軸行程縮短，刀塔刀位旋轉受限，起（qǐ）不到精密數控加工的優勢，影（yǐng）響加工效率。
措施：為了解（jiě）決加工中零（líng）件擺動及振動變形問題，並考慮到（dào）現（xiàn）有精密（mì）數控機床特點（diǎn），設計心軸工裝進行防振，以增加零件剛性，減少加工振動變形，如圖3、4所（suǒ）示，心軸具體使用（yòng）要求有如下（xià）幾點：①心軸材質使用45號鋼（gāng），這樣具有一定的（de）硬力及拉伸（shēn）力。②心軸上下二端采用橡膠墊，可以有（yǒu）效地減少加工（gōng）過（guò）程中地刀具切削力的影響。③心軸螺栓（shuān）與螺母采用左旋螺紋，這（zhè）樣（yàng）加工中不會因主軸正轉（zhuǎn）產生鬆動而（ér）發生（shēng）心軸脫離危險。
效果：通過對閥體零（líng）件（jiàn）心軸工裝胎具（jù）的使（shǐ）用，提高了加工剛性，解決了零件振動變形問題（tí），經測量外圓（yuán）及內環槽薄壁沒有發生變形，外圓圓度公差在0.003mm以內。
（2）零（líng）件裝夾用三爪卡盤設計。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加工內孔的方法（fǎ），來保證內孔尺寸及同軸度要求，但是閥體在精車加工右端麵（miàn）內孔時，因為左端外徑尺寸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（xū）拿下來（lái），安裝好閥體後，再由三爪卡盤夾緊開口胎具（jù），千（qiān）分表打表找正閥（fá）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（jǐn）力度不一（yī），需要重複裝夾開（kāi）口胎具，再次千分表打（dǎ）表找正這一問題。現在由於批量較大，數量是以（yǐ）前的3倍（bèi），數控加工如果還使用開口胎抱緊外圓加（jiā）工，這樣（yàng）就需（xū）要二次裝夾，會極大地降低閥體加工效（xiào）率（lǜ），起不到數控加工的優勢，原開（kāi）口胎具如圖5所示。
措施（shī）：考慮到開口胎具使（shǐ）用中的（de）實際問題，結合自己多年加工經驗（yàn），充分利用現有資源，對三爪卡盤卡爪進行改造，自行（háng）設計非標準卡爪，使卡爪具有（yǒu）開口胎具包容性的同時隻采用一次裝夾就可以進行精（jīng）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（fù）裝夾問題，極大地提高了閥（fá）體加工效率，並保證了產品的尺寸一致性（xìng）及穩定（dìng）性。
(3)零件（jiàn）為難加工材料，刀具選用問題。難點：手動加工中一直采用綜合性能良好（hǎo）的鎢（wū）鈷鈦類硬質合金YW1（適於耐熱鋼、高錳鋼和不鏽鋼加工使用）刀具（jù），但閥（fá）體為兩種不同金屬材料電子束焊接在一起，數控加工如果也用硬質合（hé）金刀（dāo）片，由於（yú）須同時車削兩種金屬材（cái）質，在車削參數（shù）不變的情（qíng）況下對刀尖（jiān）的磨損度不同，尤其在閥體重要內孔（kǒng）尺寸（cùn）φ14.2+0.020mm長L=62mm加工中，會產（chǎn）生錐度，這時就要對刀具重新修磨，反複修磨刀具會使加工效率降低，零件精度下（xià）降。
措施：根據以前的加工經驗及（jí）試驗摸索，選擇出適合加（jiā）工軟磁（cí）合金與1Cr18Ni9Ti不鏽鋼兩（liǎng）種材料的硬質合金刀片牌號（美國肯納KC5010），又結（jié）合閥（fá）體自身結構特點，三處環槽單邊隻有0.8mm的薄壁特點，對使用的加工環槽數控車（chē）刀進行修磨，將車刀前角磨製為（wéi）5°，後角磨製為8°，副（fù）偏角25°，這樣（yàng）既減（jiǎn）少摩擦麵接觸，又不使刀片失去強度（dù）。刀具如圖7、8所示。
效（xiào）果：通過對數控（kòng）刀具牌號及車刀角度的（de）選用，在實際閥體加工（gōng）中，外圓（yuán）表麵和三處環槽沒有產生車削變形問題（tí），內孔尺寸φ14.2+0.020mm錐度誤差在0.003mm之內（nèi），完全符合圖樣要求。
3.結語（yǔ）
通過詳細分析閥體數控（kòng）加工中存在（zài）的主要難點問題，根據零（líng）件的材（cái）料、結構特點（diǎn）及精度等要求（qiú），從刀具選（xuǎn）擇、切削參數、裝夾方法及工裝胎具使用等幾方麵考慮（lǜ），有效地（dì）解決了數（shù）控加工中存在的難點問題，製定（dìng）了數控（kòng）車削加工方案（àn），並得出主要成果如下：
（1）加工方案：①軟爪夾左端Φ31mm外圓處，加工右端所有外圓。②一體式三爪夾Φ30mm外圓處，加工左端Φ31mm外圓、內孔及（jí）Φ14.2mm內孔。③一體式三爪夾Φ30mm外圓處，加工右端所有內孔，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，所有尺寸及形位（wèi）精度符（fú）合圖樣要求，利用一體（tǐ）式三爪工（gōng）裝進行裝（zhuāng）卡加工（gōng），總裝卡時間（jiān）減少50%以上，總加工（gōng）效率提高（gāo）3倍以上。②通過選擇合理的刀具及切削（xuē）參（cān）數，加工出的表麵粗糙度***優可達Ra=0.1μm，平均Ra=0.2μm，與原（yuán）手（shǒu）動加工相比，可極大提高（gāo）表麵加工質量。③閥（fá）體（tǐ）精密數控加（jiā）工可保證零件的尺寸一致性，公差值可按批量控製在0.01 mm以內，極大地提高了尺寸一致性（xìng）及穩定性。
（本文刊登（dēng）在《金屬加工（冷（lěng）加工）》201４年第２０期，作者單位：北京控製工程研究所（suǒ））
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