目前大型全(quán)焊接球閥是一種中腔密封性好、耐(nài)高壓、流體阻力小的調節閥,主要用於切斷、分配和改變介質流向,被廣泛應用於各個領域(尤其是天然氣長途輸送管線(xiàn))。閥座支撐是大(dà)型球閥的核心部件,其加工精度直接影響閥門的密封(fēng)性(xìng)能與閥體和球體的裝配性能,由於其直徑大、壁薄、剛性差、強(qiáng)度(dù)低,因此(cǐ)在(zài)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(kàn),它由內外圓柱麵、外倒角及內(nèi)錐麵組(zǔ)成(chéng),比較適合數控車削加工。從尺寸精度上(shàng)看,該零件加工精度要(yào)求較高,且內錐麵(miàn)粗糙度要求(qiú)達到Ra1.6。為了達到加工要求,需要仔細對刀(dāo)和嚴格確定切(qiē)削用量,以達到最(zuì)佳切削效果。
2、加(jiā)工機床及夾具的選(xuǎn)取
該(gāi)零件直徑(jìng)大且壁薄(báo),加工時易變形(包括由夾緊力、切削力、切削熱引起的塑性(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(chuáng)對閥座支撐進行精車加工。該機床采用810D數控係統(tǒng),加工精度高,且適合高速(sù)切(qiē)削。為(wéi)了最大限度地消(xiāo)除工件的(de)夾緊(jǐn)變形,在機(jī)床卡盤上安裝包容式軟爪(zhǎo)(彈性夾具),該夾具不僅能消除夾緊變(biàn)形,而且重複安(ān)裝定位精度高,有利於保證工件的(de)加工精度。
3、刀具的選(xuǎn)擇
根(gēn)據閥座支撐零件的結構特點,選用外圓精車刀片、4mm切槽成型刀片和內孔鏜刀片對(duì)其(qí)進行加工。由於零件直徑大且壁薄,因此在選擇刀具時,首先應(yīng)考慮如何降低切削力和刀(dāo)片與零件的摩擦力。刀具的前(qián)角、後角和主偏角越大,加(jiā)工時的(de)切削(xuē)力和摩擦(cā)力就越(yuè)小,消振散熱性(xìng)也越好,但前角和(hé)後角過大,會削弱刀具(jù)強度,加(jiā)快刀具磨損。為了滿(mǎn)足工(gōng)件的表麵(miàn)粗糙度要求,應選用帶修光刃的精車刀(dāo)片(piàn)。
加工外(wài)圓時,采用了矩形刀杆(gǎn),為了避免切削時產生振(zhèn)動,刀(dāo)杆懸伸長(zhǎng)度不宜過長(伸出1/3為(wéi)宜);車削內孔時,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(jiǎn)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(chéng)中的切削溫度。
由於工件直徑較大,選用雙刃刀片,兩端對稱分布的兩個切削刃可同時參與切削,每轉進給量比單刃刀片提高(gāo)一倍左右,在提高加工效率的同時,還可以減小刀具(jù)對工件施加的徑向力,以減小(xiǎo)工件變形,進(jìn)一步保證零件加(jiā)工(gōng)質量。
4、刀尖圓弧半徑補償(cháng)
對於數控車削加工(gōng)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(hú)上的一點,閥(fá)座支撐零件外圓(yuán)有倒角(jiǎo),內(nèi)腔有錐麵(miàn),因此在車削倒角和錐麵時,可能會(huì)造成欠切或過切(qiē)現(xiàn)象。因此(cǐ),在編輯加工程序指令時,必須對刀尖圓弧半徑進行補償,以獲得正確的零件尺(chǐ)寸。
5、切削用量的確定
數控車削加工的切削用(yòng)量包括背吃刀量ap、切削速度v和進給量f,根據切削速(sù)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(qiē)削用量時,應在車床剛性(xìng)和強度允許的條件下,充分利用機床功率,最大(dà)限度地發揮刀具的切削性能,所選取的切削用量應在車床的額定(dìng)切削參數內,同時,車床主軸轉速n、背吃刀量ap、進給(gěi)量f應相互匹配,以獲得(dé)最佳切削效果(guǒ)。
精車時,為了保證加工精(jīng)度,應首先確定背吃刀量ap,然後根據閥門的閥座支撐表麵輪廓(kuò)和內腔粗糙(cāo)度的要求,選取(qǔ)較小的進給量f,最後,在保證刀具壽(shòu)命的前提下,盡可能選取較高的切削速度v。
因零件為薄壁件,且內腔錐(zhuī)麵粗糙度要求達到Ra1.6,為(wéi)了減小工件變形,選用了高速切削方式,因為高速(sù)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(jī)床激勵頻(pín)率高,工件不易產生振(zhèn)動,形成毛(máo)刺的可能性較小(xiǎo),可以保證(zhèng)零件的表麵加工質量。
精車(chē)時,背吃刀(dāo)量和進給量不(bú)宜過大,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。選用合理的切削參數可減小切削力,防止(zhǐ)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量。
通(tōng)過反複試切,最終選擇的最佳切削用量為:背(bèi)吃刀量(單邊)ap=0.10mm,進給量(liàng)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(chē)加工質量符合圖紙(zhǐ)技術要(yào)求,滿足(zú)使用要求,才能更好的(de)完(wán)成生產任務。