
目前大型全焊接球閥是(shì)一種中腔密封性(xìng)好、耐高壓、流體阻力小的調節(jiē)閥,主要用於切斷、分(fèn)配和改變介質流向,被廣泛應用於各個領域(尤其是天然氣長途輸送管線)。閥座支撐是大型球閥(fá)的核心部件,其加工精度直接影響閥門的密封性能與閥體和球(qiú)體(tǐ)的裝配性能,由於(yú)其直徑大、壁薄、剛性差、強度低(dī),因此在加工中易變(biàn)形,不易保證加工精度。

1、零件結構(gòu)分析
閥座支撐屬於階梯狀大直徑(jìng)薄壁類零件。從零件結構上看,它由內外圓柱麵、外(wài)倒角及內錐麵(miàn)組成,比較適合數控車削加(jiā)工。從尺(chǐ)寸精度上(shàng)看,該零件加工精度(dù)要求較高,且內錐麵粗糙度要求達到Ra1.6。為(wéi)了達到(dào)加工要求,需要仔細對刀(dāo)和嚴格確定(dìng)切削用(yòng)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(qiě)壁薄,加工時易變形(包括由夾緊力、切削力、切削(xuē)熱(rè)引起的塑性變形和(hé)彈性變形)。我們選用上海重型機(jī)床廠生產的CK61150數控車床對閥(fá)座支撐進(jìn)行精車加工。該機床采用810D數控係統(tǒng),加工精度高,且適(shì)合高速切削。為了最大限(xiàn)度地消除工件(jiàn)的夾緊變形,在機床卡盤上安裝包容式軟爪(彈性夾具),該夾具不僅能消除夾緊變形,而且重複安裝(zhuāng)定位精度高,有利(lì)於保證工件的加工精度。
3、刀具的選擇
根據閥座(zuò)支撐零件的結構特點,選(xuǎn)用(yòng)外圓(yuán)精車刀片、4mm切槽成型刀片和內孔鏜刀片(piàn)對其進(jìn)行加工(gōng)。由於零件直徑(jìng)大且壁薄(báo),因此在選擇刀具時,首(shǒu)先應考慮如何(hé)降低切削力(lì)和刀片與零件的摩擦力(lì)。刀具的前(qián)角、後角和主偏角越(yuè)大,加工時的(de)切削力和(hé)摩擦力就越小,消振散熱性也越好,但前角和後角過(guò)大,會削弱刀具強(qiáng)度,加快刀具磨(mó)損。為了滿足工件的表麵粗糙(cāo)度要求,應選用(yòng)帶修光刃的精車刀片。
加工外圓時,采(cǎi)用了矩形刀杆,為了避免切削時(shí)產生振動,刀杆懸伸長度不(bú)宜過(guò)長(伸出1/3為宜);車削內孔時,選(xuǎn)用了圓形刀杆,因(yīn)為圓形刀杆的橫截麵(miàn)積大於矩形刀杆,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,利用切削液降低加工過程中的切削溫度。
由(yóu)於工(gōng)件直徑較大,選用雙刃刀片,兩端對稱分布的兩個切削刃可同時參與(yǔ)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,還可以減小刀具對工件施加的徑向力,以減小(xiǎo)工件變(biàn)形,進一步保證零件加(jiā)工質量。
4、刀尖圓弧半徑補償
對於數控車削加工而言,車(chē)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,閥座支撐零件外圓(yuán)有倒角,內(nèi)腔(qiāng)有錐麵,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(jiā)工程序指令時,必須對(duì)刀尖圓弧(hú)半徑進行補償,以獲得正確的零件尺寸。
5、切削用量的確定
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v和(hé)閥座(zuò)支(zhī)撐外徑d,可計算出機床主軸轉速n=1000v/πd。選(xuǎn)擇切削用量時,應在車床剛(gāng)性和強度允許的條件(jiàn)下,充分利用機床功率,最大限度地發揮刀具的切削性(xìng)能(néng),所選取的(de)切削用量應在車床的額定切削(xuē)參數內,同時,車床主軸轉速n、背吃(chī)刀量ap、進給量f應相互匹配,以獲得最佳切削效果。
精車時,為了保證加工精度,應首先確定背吃(chī)刀(dāo)量ap,然後根據閥門的閥座支(zhī)撐表麵輪廓(kuò)和內腔粗糙度的要求,選取(qǔ)較小的進給量f,最後,在保證刀具壽命的(de)前提(tí)下,盡可能選取較高的(de)切削速度v。
因零件為薄壁(bì)件,且內腔錐麵粗(cū)糙度要求達到Ra1.6,為(wéi)了減小(xiǎo)工(gōng)件變形,選用了高速切削方式,因為(wéi)高速(sù)切削產生的切削熱大部分由切屑帶走,可以降(jiàng)低(dī)工件溫度。加之機床激勵頻率(lǜ)高,工件不易產生(shēng)振動,形成毛刺的可能性較小,可以保(bǎo)證零件的表麵加(jiā)工質量。
精(jīng)車(chē)時,背吃刀量和進給量不宜過大,因為增(zēng)大進給(gěi)量會使工件表麵殘餘麵積增大,從而增大(dà)表(biǎo)麵(miàn)粗糙度和內應力。選用合理的(de)切削參數可減(jiǎn)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(dù),並獲得良好的表麵質量。
通過反(fǎn)複試切,最終選擇的最佳切削用量為:背吃刀量(單邊(biān))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(shù)控(kòng)精車加工質量符(fú)合圖紙(zhǐ)技術要求,滿足使用要求,才能更好的完成生產任務。