目前大(dà)型全焊接球(qiú)閥是一種中(zhōng)腔密封性好、耐高壓、流體阻(zǔ)力小的調(diào)節閥,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(rán)氣長途輸送(sòng)管線)。閥座支撐(chēng)是(shì)大型球閥的核心部(bù)件,其加工精度直接影響閥門的密(mì)封性能與閥體和球體的裝(zhuāng)配性能,由於其直(zhí)徑大、壁薄、剛(gāng)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(gòu)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、外倒角及內錐麵組成,比較適合數控車削加(jiā)工。從尺寸精度上看,該零件加工(gōng)精度要求較高,且內錐麵粗糙度要求達到Ra1.6。為了達到(dào)加工要求,需要仔細對刀和嚴格確定切削用量,以達(dá)到最佳切削效果。
2、加工(gōng)機床及夾具的選取
該零件直徑(jìng)大且壁薄,加工(gōng)時易變形(包括由夾緊力、切削力、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(chǎng)生產的CK61150數控車床對閥座支撐進(jìn)行精(jīng)車加工(gōng)。該機床采用810D數控係統,加工精度高,且適合高速切削(xuē)。為了最大限度地消除工(gōng)件的夾緊變形,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,而且重複安裝定(dìng)位精度高,有利於(yú)保(bǎo)證工件的加工精度。
3、刀(dāo)具的(de)選擇
根據(jù)閥座支撐零件的結構特點,選用外圓精車刀片(piàn)、4mm切槽成型刀片(piàn)和內孔鏜刀片對其進行加工。由於零(líng)件直徑大且壁薄,因此在選擇刀具(jù)時(shí),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(qián)角、後角和主偏角越大,加工時(shí)的切削力和摩擦(cā)力就越小,消(xiāo)振(zhèn)散熱性也越好,但(dàn)前角(jiǎo)和後角過大,會削弱刀具強度,加快刀具磨損(sǔn)。為了滿足工件的表麵粗糙度要(yào)求,應選用帶修光刃的精車刀片。
加工外(wài)圓時,采用了矩形刀杆,為了避免(miǎn)切削時產生振動,刀(dāo)杆懸伸長(zhǎng)度不宜過長(伸出1/3為宜);車削內孔時(shí),選用了圓形刀杆,因為圓形刀杆的橫截麵積大於矩形刀杆,剛度較高。為了進一步減小變形,提高加工精度,選用了帶冷卻內孔的(de)刀杆,利(lì)用切削液降低加工過程中的切削溫度。
由於工(gōng)件直徑(jìng)較大,選用(yòng)雙(shuāng)刃刀片,兩端對稱分布的兩個(gè)切削刃可同時參與切削,每轉進給量比單刃刀(dāo)片提高一倍左右,在提高加工效率的同(tóng)時,還(hái)可以減小刀具對工件(jiàn)施加的徑向力(lì),以減小工件變形,進一步保證零件加工質量。
4、刀尖圓弧半(bàn)徑(jìng)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上的(de)一點,閥座支撐(chēng)零件外圓有倒角,內腔有錐麵,因此在車削倒角和錐麵時(shí),可能會造成欠切或過切現象。因此,在編輯加工程序指令時,必須對刀(dāo)尖圓弧半徑(jìng)進行補償,以獲得正確的零件尺寸。
5、切削用量的確(què)定
數控車削加工的切削用量包括背吃刀量ap、切(qiē)削速度v和進給量f,根據切削速度v和閥座支撐外徑d,可計算出機床主軸轉速n=1000v/πd。選擇切削用量時,應在車床剛性(xìng)和強度允許的條件下,充分(fèn)利用機床功率,最大限(xiàn)度地發(fā)揮刀具的切削性能,所選取的切削用量應在車床的額定切削參數內,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(qiē)削效果。
精車時,為了保證加工精度,應首先確定背吃刀量ap,然後根據閥(fá)門(mén)的(de)閥座支(zhī)撐表麵輪廓和內腔粗糙度的要求,選取較小的進(jìn)給量f,最後,在保證(zhèng)刀具壽命(mìng)的前提下,盡可能選取較高的切削(xuē)速(sù)度v。
因零件為薄壁(bì)件,且(qiě)內腔(qiāng)錐麵粗糙度要求達(dá)到Ra1.6,為了減(jiǎn)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(qiē)屑帶走(zǒu),可以降低工件溫度。加之(zhī)機床激勵頻率高,工件不(bú)易產生振(zhèn)動,形成毛刺的可能性較小,可以保證零件的表麵加工質(zhì)量(liàng)。
精車時,背吃刀量和進(jìn)給量(liàng)不宜過大,因為增大進給量會使工件表麵(miàn)殘餘麵積增大,從而增大表麵粗糙度和內應力。選用合理的切削參數可減小切削力,防止工件變形,並能保證加工尺寸(cùn)和幾何位置精度,並獲得良好的表麵質量(liàng)。
通(tōng)過(guò)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(de)數控精(jīng)車加(jiā)工質量符合圖紙技術(shù)要求,滿足使用要求,才能(néng)更(gèng)好的完成生產任務。
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