
目前大型全焊接球閥是一種中腔密封性好、耐高壓、流體阻力小的調節閥,主要用於切斷、分配和改變介質流(liú)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(fá)座支撐是大型球閥的核(hé)心(xīn)部件,其加工精度直接影響(xiǎng)閥門(mén)的密封性能與閥體和球體的裝配性能,由於其(qí)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,它由內外圓柱麵、外倒角及內錐(zhuī)麵組成,比較適合數控車削加工。從尺寸精度上看,該(gāi)零(líng)件加工精度要求較高,且內錐(zhuī)麵粗(cū)糙(cāo)度要(yào)求達到Ra1.6。為了達到加工要求,需要(yào)仔細對(duì)刀(dāo)和(hé)嚴格確定切削用量,以達到最佳切削效果。
2、加工機床及夾具的選取(qǔ)
該(gāi)零件直徑大且壁薄,加(jiā)工時易變形(包括由夾緊力、切削(xuē)力、切(qiē)削熱引起的塑性(xìng)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加工。該(gāi)機(jī)床采用(yòng)810D數控係統,加工精度高,且適合高速切(qiē)削。為了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(shì)軟爪(彈性夾具),該夾具(jù)不(bú)僅能消(xiāo)除夾緊變形,而且重複安裝定位精度(dù)高,有利於保證工件的加工精度。
3、刀具的選擇
根據(jù)閥座支撐零件的結構特點,選用外圓精車刀片、4mm切槽成型(xíng)刀片和內孔鏜刀片對其進行加工。由於零件直徑大且(qiě)壁薄,因此在選擇刀具時,首先應考慮如何降低切削力和刀片與零件的摩擦力。刀具的前角(jiǎo)、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(yuè)好,但前角和後(hòu)角過大,會削弱(ruò)刀(dāo)具強度,加快刀具磨損。為了滿足(zú)工件的表麵(miàn)粗糙(cāo)度要求,應選用帶修光刃的精(jīng)車刀(dāo)片(piàn)。
加工外圓時,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(bú)宜過長(伸出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形刀杆,剛度較(jiào)高。為了進(jìn)一(yī)步減小變形,提高加工精度,選用了帶冷卻內孔的刀(dāo)杆,利用切削液降低加工過程中的切削溫度。
由於工件(jiàn)直徑(jìng)較大,選用雙(shuāng)刃刀片,兩端對稱分(fèn)布的兩個切(qiē)削刃可同時參(cān)與切削,每(měi)轉進給量比單刃刀片提高一倍左右,在提高(gāo)加工效率的同(tóng)時,還可以減小刀具對工件施(shī)加的徑向力(lì),以減小工(gōng)件(jiàn)變形(xíng),進一步保證零件加工質量。
4、刀尖圓弧半(bàn)徑補償
對於數控車削加工而言,車刀刀尖通常是一段半徑很小的圓弧,而(ér)理論刀尖點並不是切削刃圓弧(hú)上的(de)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(shí),可能會造成欠切(qiē)或過切現象。因此,在編輯加工程序指令時,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(qiē)削用量的確定
數控車削加工的(de)切削用量包括背吃刀量ap、切削速度v和(hé)進給量f,根據切削速度v和閥座支撐外徑d,可計算出(chū)機床主軸轉速(sù)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(fèn)利用機床功率,最大限度地發揮刀(dāo)具的切削性能(néng),所選取的切削用量(liàng)應在車床的額(é)定切削參數內,同時,車床主軸轉速n、背吃刀(dāo)量ap、進給量f應相互匹配,以獲得最(zuì)佳切削效(xiào)果。
精車時,為了保證加工精度,應(yīng)首先確定背吃刀量ap,然後根據閥(fá)門的閥座支撐表麵輪廓和內腔粗糙度的要求,選取較小的進給量(liàng)f,最後,在(zài)保證刀具壽命的前提下,盡可能選(xuǎn)取較高的切削速度v。
因零件為薄(báo)壁件,且內腔錐麵粗糙度(dù)要求達到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,形成毛刺的可能性較小,可以保證零(líng)件的表麵加工質量。
精(jīng)車時,背吃刀量和進給量不宜過(guò)大,因為增大進給量會使工件表麵殘餘麵積增大,從而增大表麵粗糙度和內應力。選用(yòng)合理的切削參數(shù)可減小切(qiē)削力,防止工件變形,並能保證加工尺寸和幾何位置精度,並獲得良好的表麵質(zhì)量。
通過反複試切,最終(zhōng)選擇的最佳切削用量為:背吃刀量(單邊)ap=0.10mm,進(jìn)給量f=0.10mm/r,切削速度v=200m/min。
實際加工(gōng)表明,調節球閥(fá)閥座支撐的數控(kòng)精車加工質量符合圖紙(zhǐ)技術要求,滿足使用要求,才能更好的(de)完成生產任(rèn)務。