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閥體是推進（jìn）自鎖閥產品（pǐn）中的核心功能零件，一般由兩種材料、七段單個零件通過電子束焊（hàn）接後再進行精密（mì）車削加工，屬於薄壁件，精度要求高，加工難度大。以前一直由手動車削加工，手動（dòng）車床需要（yào）多次（cì）裝夾加工，存在加工效率低、尺寸一致性（xìng）差等缺點。隨著十二（èr）五（wǔ）期間任務需求量（liàng）的增加，並考慮到該產品工藝穩定性、產品可（kě）靠性（xìng）等問題，認為實現該（gāi）零件（jiàn）的數控化加工迫在眉睫，在多刀位的精密數控機床上，可通過一次裝夾完成（chéng）切外圓、內槽及螺紋（wén）等幾個（gè）加工工序，以精密數控車削代替手動（dòng）車（chē）削加工，可以（yǐ）提高加工效率和質量，縮短加工（gōng）周期。
1.閥體特點（diǎn）
（1）材料特點：閥體是由軟磁合金1J36或GYJ13與（yǔ）不鏽（xiù）鋼1Cr18Ni9Ti兩種材料電子束焊接在一起後再進行（háng）機（jī）械（xiè）加工，其中軟磁合（hé）金與不鏽鋼都屬於難加（jiā）工材料，會嚴重降低刀具使用壽命。軟磁合金材料粘（zhān），車削時易產生積屑瘤，硬度不高，不易提高表麵粗糙（cāo）度（dù）質量。不鏽鋼材料加工時不易斷屑，刀具需有斷屑槽。
（2）結構特點及主要精度要求：如圖1、2所示，零件（jiàn）由（yóu）兩（liǎng）種材料7小段通過電子束焊接而成後再進行車削成形，屬於薄（báo）壁件，***薄處壁厚0.8mm，內孔尺寸Φ14.2 +0.0270mm（長（zhǎng）L=62mm）為關鍵尺寸，同（tóng）時也是零件的設計（jì）基準，兩端內孔、Ф22+0.050mm及Φ23+0.050mm對基（jī）準（zhǔn）有同軸度（dù）要（yào）求，需（xū）小於0.03mm。
2.閥體精密數控車削加工難點及解（jiě）決措施
閥體零件屬於薄（báo）壁難加工（gōng）零件，根據零件材料及結構精度要求分析，數控車削存（cún）在以下（xià）幾（jǐ）方麵（miàn）難點問（wèn）題：
（1）零件壁（bì）薄（báo），剛性差，加工中振動（dòng）變形問題。難點：閥體是由兩種材料單個7個零件電子束焊接在一起的，焊接後受熱（rè）變形等（děng）影響，各零件同軸（zhóu）度在0.2mm左右，其中三段內環槽單邊（biān）壁厚隻（zhī）有0.8mm,為薄壁加工，剛性差，加工易變形，原手動加工中（zhōng）為防止擺動及振動變形，使用的是一夾一（yī）頂（dǐng）方（fāng）式加（jiā）工外圓，但現有精密數控機床尾（wěi）座******力度（dù）不可控，頂持力過大會導致零件變形，另外加上******後Z軸行程縮短，刀塔刀位旋轉（zhuǎn）受限，起不到（dào）精（jīng）密數控（kòng）加工的優勢，影響加工效率。
措施：為了解決加工中零件擺動（dòng）及振動變形問題，並（bìng）考慮到現有精密數控機床特點，設計心軸工裝（zhuāng）進行防振，以增加零件剛性，減少加工振動變形，如圖3、4所示，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，這樣具有一定的硬力及拉伸力。②心軸上下二端采用橡（xiàng）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（luó）母采用（yòng）左旋螺紋，這樣加工中不（bú）會因主軸正（zhèng）轉產生鬆動而發生心軸脫離危險（xiǎn）。
效果：通過對閥體（tǐ）零件心軸工裝胎（tāi）具（jù）的使用，提高了加工剛性，解（jiě）決了零件振動變形問題，經測量外圓及內環（huán）槽薄壁沒有發生變形，外圓圓度公（gōng）差在（zài）0.003mm以內。
（2）零件裝夾用三爪卡（kǎ）盤設計。難點：手（shǒu）動精密（mì）加工中一直采用開口胎具（jù）抱緊閥體外圓φ30mm加工內孔的（de）方法，來保證內孔（kǒng）尺寸及同軸度要求，但是閥（fá）體在（zài）精（jīng）車加工右端麵（miàn）內孔時，因為左端外徑尺寸φ33mm，而開口胎（tāi）具夾緊閥體外圓直徑尺寸為φ30mm，所以開口胎具必須拿（ná）下來，安裝好閥體後，再由三爪卡盤夾緊開口胎具，千分表（biǎo）打表找正閥體（tǐ）右端外圓同軸度0.02mm以內，再進行精車右端內（nèi）孔。這種方法經常會出現夾緊力度不一，需（xū）要重複裝夾開口胎具，再次千分（fèn）表打表找正這一問題。現在由於批量較大，數量是以前的（de）3倍，數控加工如果還使用開口胎抱緊（jǐn）外圓加工，這樣就需要二次裝夾，會極大地（dì）降低閥體加工效率，起不到數控加工的優勢（shì），原開口胎具如圖5所示。
措施：考慮到開口胎具使用中的實際問題，結（jié）合自（zì）己多年加工經驗，充分利用現有資源，對三爪（zhǎo）卡盤卡爪進行改造，自行設計非標準卡爪，使卡爪具有開口胎（tāi）具包容性的同時隻采用一次裝夾就（jiù）可以進（jìn）行精車右端內（nèi）孔，具體如圖6所示。
效（xiào）果：通過閥體實際加（jiā）工（gōng）應用，一體式三爪的優點突出，內（nèi）孔φ14.2+0.020mm尺寸及同軸度均符合設（shè）計要求，並且徹底解決了以前開口胎具的重複裝（zhuāng）夾問題，極大地提高了（le）閥體加工效率，並保證了產品的尺寸一（yī）致（zhì）性及穩定性。
(3)零件為難加工材料（liào），刀具選用問題。難點：手（shǒu）動加工中一直采用綜合性能（néng）良好的鎢鈷（gǔ）鈦類硬質合金YW1（適於耐熱鋼、高錳鋼（gāng）和（hé）不鏽鋼加工使（shǐ）用）刀具，但閥體為兩種不同金屬材料電子束焊接（jiē）在一起，數控加工如果也用硬質合金刀片（piàn），由於須同時車削兩種金屬材質，在（zài）車削參數不變的情況下對刀尖的磨損度不同，尤其在閥體重要內孔尺寸φ14.2+0.020mm長L=62mm加工中（zhōng），會產生錐度，這時就要對刀具重新修磨，反複修磨刀具（jù）會使加工效率降低，零件（jiàn）精度下降。
措施（shī）：根（gēn）據以前的加工（gōng）經驗及試驗摸索，選擇出適合加工軟磁合金與1Cr18Ni9Ti不鏽鋼兩種材料的硬質（zhì）合金刀片牌號（美國肯納KC5010），又結合閥體自身結（jié）構特點，三處環槽單邊隻有0.8mm的薄壁特點，對（duì）使用的（de）加工環槽數控車刀進行修磨，將車刀前角磨製為5°，後角磨（mó）製為8°，副偏角25°，這樣既減少摩擦麵接觸，又不使刀片失去強度。刀具如圖7、8所示。
效果：通過對數控刀具牌號及車刀角度的選用，在實際閥體加（jiā）工中，外圓表麵和三處環槽沒有產生車削變形問題，內孔尺（chǐ）寸φ14.2+0.020mm錐度誤差在0.003mm之內，完全符合圖樣要求。
3.結語
通過詳細分析閥體數控加工中存在的主要（yào）難點問題，根據零件的材料、結構特點及精度等要求（qiú），從（cóng）刀具選擇、切（qiē）削參數、裝夾（jiá）方法及工裝胎具使用等幾方麵考慮，有效地解決了數控加工中存在的難點問題，製定了數控車削加工方案（àn），並得出主要成果如下：
（1）加工方案：①軟爪夾左端Φ31mm外圓（yuán）處，加工右（yòu）端所有外圓。②一體式三爪夾Φ30mm外圓處，加（jiā）工左端Φ31mm外圓、內孔及Φ14.2mm內孔。③一體式三爪夾Φ30mm外圓處，加工（gōng）右端（duān）所有內孔（kǒng），保（bǎo）證尺寸及同軸度要求。
（2）加工成果。①閥體精密數控加工是可以實現的，所有（yǒu）尺（chǐ）寸及形位（wèi）精度符合圖樣要求（qiú），利用一體式三爪工裝進行裝卡加工，總裝卡時間減（jiǎn）少50%以上，總加工效率提高3倍以上。②通過選擇合理的刀具及（jí）切（qiē）削參數，加工出（chū）的表麵粗糙（cāo）度***優可（kě）達Ra=0.1μm，平均Ra=0.2μm，與原手動加工相比，可極大提高表麵（miàn）加工質量。③閥體精密數控加工可保證零件（jiàn）的尺寸（cùn）一致性（xìng），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及穩（wěn）定性。
（本文刊登在《金屬加工（冷加工）》201４年第２０期，作者單位：北（běi）京控製（zhì）工程（chéng）研究所）
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