
目前大型全焊接球閥(fá)是一種中腔密封性好(hǎo)、耐(nài)高壓、流體阻力小(xiǎo)的調節閥,主要用於切斷、分配和改變介質(zhì)流向,被廣泛應用於各個領域(尤其是天然氣長(zhǎng)途輸送管線)。閥座支撐是(shì)大型球閥的核心部件,其加(jiā)工精度直接(jiē)影響閥門的密封性能與閥體和球體的裝配性能,由於其直徑大、壁薄、剛性差、強度低,因此在加工中易變形,不易保證加工精度。

1、零件結(jié)構分析
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(tā)由內外(wài)圓柱麵、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(cāo)度要求達到Ra1.6。為了達到加工要求,需要仔細(xì)對刀和嚴格確定切(qiē)削用量,以達(dá)到最(zuì)佳切削效果。
2、加工(gōng)機床及(jí)夾(jiá)具的選取
該零件直徑大且壁薄,加工時易變形(xíng)(包括由夾緊力(lì)、切(qiē)削力、切削熱引起的塑性變形和彈性變形)。我們選用上海重型機床廠生產(chǎn)的CK61150數(shù)控車(chē)床對閥座支撐進行精車加工。該機床采(cǎi)用810D數控係統,加工精度高,且適合高速切削。為了(le)最大限度地消除工件的夾緊變形,在機床卡盤上安裝包容式軟爪(彈性夾具),該(gāi)夾具不僅能消除(chú)夾(jiá)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、刀具的選擇
根據閥座支撐零件的結構特點,選用外(wài)圓精車刀片、4mm切槽(cáo)成型刀片和內孔鏜刀片對其(qí)進行加工。由(yóu)於(yú)零件直徑大且壁薄,因(yīn)此(cǐ)在選擇刀具時,首先應考慮如何降低切削(xuē)力和(hé)刀片與零件的摩擦力。刀具的前角、後角和主偏(piān)角越大,加工時的切削力和摩擦力(lì)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,加快刀具磨損。為了滿足工件的表(biǎo)麵粗糙度要求,應選用帶修光刃的精(jīng)車刀片。
加(jiā)工外圓時,采用了矩形刀杆,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,選用了圓形刀杆,因為圓形刀(dāo)杆的橫截(jié)麵積(jī)大於矩形刀杆,剛度較高。為了進(jìn)一步減小變形,提高加工精度,選用了帶冷卻內孔的刀杆,利用切削(xuē)液降低加工(gōng)過程中的(de)切削溫度。
由(yóu)於工件直徑較大,選用雙刃刀(dāo)片,兩端對稱(chēng)分布的兩個切削刃可同時參與切削,每轉進給量比單刃刀片提高一倍左右,在提高加工效率的同時,還可以減小(xiǎo)刀(dāo)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、刀尖圓弧半徑補償
對於數控車削加工(gōng)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切削刃圓弧上的一點,閥座支撐零(líng)件(jiàn)外圓有倒(dǎo)角,內腔有錐麵(miàn),因此在車削倒角和(hé)錐麵時,可能會造成欠切或過切現象。因此,在編輯加工程序指令時,必須對(duì)刀尖圓弧半徑進行補償,以獲得正(zhèng)確的零件尺寸。
5、切(qiē)削用量的確定
數控車削加工的切削用量包括背吃刀量ap、切削速度v和進給量f,根據切削速度(dù)v和閥座支撐(chēng)外徑d,可計算出機床主軸(zhóu)轉速n=1000v/πd。選擇切削用(yòng)量時,應在車床剛性和強度允許的條件下,充分利用機床功率,最大限(xiàn)度地發揮刀具的切削性能,所選取(qǔ)的切削用量應在車床的額定切削參數內,同(tóng)時(shí),車床主軸轉速n、背吃(chī)刀量(liàng)ap、進給量f應相互匹(pǐ)配,以獲得(dé)最佳切削效果。
精車時,為了保證加工精度,應首先確定背(bèi)吃刀量ap,然後根據閥門(mén)的閥座(zuò)支撐表麵輪廓和內腔粗糙度的要求,選取較小(xiǎo)的進(jìn)給量f,最後,在保(bǎo)證刀具壽命的前提下,盡可能選取較高的切(qiē)削速度v。
因零(líng)件為薄壁(bì)件,且內腔錐麵粗糙度要求達(dá)到Ra1.6,為了減小工件變形,選用了高速切削方式,因為高速切削產生的切削熱大部分由切屑帶走,可以降低工件溫(wēn)度。加之(zhī)機床激(jī)勵(lì)頻(pín)率高,工件不易產生振動,形成毛刺的可能(néng)性較(jiào)小,可以保證零(líng)件的表麵加工(gōng)質(zhì)量。
精車時,背吃刀量和進給量不宜過大,因為增大進給量(liàng)會使工件表麵殘餘麵積增大(dà),從(cóng)而(ér)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),防止工件變形,並能保證加工尺寸和幾何位置精(jīng)度,並(bìng)獲得良好的表(biǎo)麵質量(liàng)。
通過反複試切,最終選擇的最佳切削用量為: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,調節球閥閥座支撐的數控精車加(jiā)工質量符合圖紙技術要(yào)求,滿足使(shǐ)用要求,才能更好的(de)完成生產任務。