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閥體是推進(jìn)自鎖閥產(chǎn)品中的核心功能零件，一般由兩種材料、七段單個(gè)零件通過(guò)電子束焊接后再進(jìn)行精密車(chē)削加工，屬于薄壁件，精度要求高，加工難度大。以前一直由手動(dòng)車(chē)削加工，手動(dòng)車(chē)床需要多次裝夾加工，存在加工效率低、尺寸一致性差等缺點(diǎn)。隨著(zhù)十二五期間任務(wù)需求量的增加，并考慮到該產(chǎn)品工藝穩定性、產(chǎn)品可靠性等問(wèn)題，認為實(shí)現該零件的數控化加工迫在眉睫，在多刀位的精密數控機床上，可通過(guò)一次裝夾完成切外圓、內槽及螺紋等幾個(gè)加工工序，以精密數控車(chē)削代替手動(dòng)車(chē)削加工，可以提高加工效率和質(zhì)量，縮短加工周期。

1.閥體特點(diǎn)

（1）材料特點(diǎn)：閥體是由軟磁合金1J36或GYJ13與不銹鋼1Cr18Ni9Ti兩種材料電子束焊接在一起后再進(jìn)行機械加工，其中軟磁合金與不銹鋼都屬于難加工材料，會(huì )嚴重降低刀具使用壽命。軟磁合金材料粘，車(chē)削時(shí)易產(chǎn)生積屑瘤，硬度不高，不易提高表面粗糙度質(zhì)量。不銹鋼材料加工時(shí)不易斷屑，刀具需有斷屑槽。

（2）結構特點(diǎn)及主要精度要求：如圖1、2所示，零件由兩種材料7小段通過(guò)電子束焊接而成后再進(jìn)行車(chē)削成形，屬于薄壁件，***薄處壁厚0.8mm，內孔尺寸Φ14.2 +0.0270mm（長(cháng)L=62mm）為關(guān)鍵尺寸，同時(shí)也是零件的設計基準，兩端內孔、Ф22+0.050mm及Φ23+0.050mm對基準有同軸度要求，需小于0.03mm。

2.閥體精密數控車(chē)削加工難點(diǎn)及解決措施

閥體零件屬于薄壁難加工零件，根據零件材料及結構精度要求分析，數控車(chē)削存在以下幾方面難點(diǎn)問(wèn)題：

（1）零件壁薄，剛性差，加工中振動(dòng)變形問(wèn)題。難點(diǎn)：閥體是由兩種材料單個(gè)7個(gè)零件電子束焊接在一起的，焊接后受熱變形等影響，各零件同軸度在0.2mm左右，其中三段內環(huán)槽單邊壁厚只有0.8mm,為薄壁加工，剛性差，加工易變形，原手動(dòng)加工中為防止擺動(dòng)及振動(dòng)變形，使用的是一夾一頂方式加工外圓，但現有精密數控機床尾座******力度不可控，頂持力過(guò)大會(huì )導致零件變形，另外加上******后Z軸行程縮短，刀塔刀位旋轉受限，起不到精密數控加工的優(yōu)勢，影響加工效率。

措施：為了解決加工中零件擺動(dòng)及振動(dòng)變形問(wèn)題，并考慮到現有精密數控機床特點(diǎn)，設計心軸工裝進(jìn)行防振，以增加零件剛性，減少加工振動(dòng)變形，如圖3、4所示，心軸具體使用要求有如下幾點(diǎn)：①心軸材質(zhì)使用45號鋼，這樣具有一定的硬力及拉伸力。②心軸上下二端采用橡膠墊，可以有效地減少加工過(guò)程中地刀具切削力的影響。③心軸螺栓與螺母采用左旋螺紋，這樣加工中不會(huì )因主軸正轉產(chǎn)生松動(dòng)而發(fā)生心軸脫離危險。

效果：通過(guò)對閥體零件心軸工裝胎具的使用，提高了加工剛性，解決了零件振動(dòng)變形問(wèn)題，經(jīng)測量外圓及內環(huán)槽薄壁沒(méi)有發(fā)生變形，外圓圓度公差在0.003mm以?xún)取?/p>

（2）零件裝夾用三爪卡盤(pán)設計。難點(diǎn)：手動(dòng)精密加工中一直采用開(kāi)口胎具抱緊閥體外圓φ30mm加工內孔的方法，來(lái)保證內孔尺寸及同軸度要求，但是閥體在精車(chē)加工右端面內孔時(shí)，因為左端外徑尺寸φ33mm，而開(kāi)口胎具夾緊閥體外圓直徑尺寸為φ30mm，所以開(kāi)口胎具必須拿下來(lái)，安裝好閥體后，再由三爪卡盤(pán)夾緊開(kāi)口胎具，千分表打表找正閥體右端外圓同軸度0.02mm以?xún)?，再進(jìn)行精車(chē)右端內孔。這種方法經(jīng)常會(huì )出現夾緊力度不一，需要重復裝夾開(kāi)口胎具，再次千分表打表找正這一問(wèn)題?，F在由于批量較大，數量是以前的3倍，數控加工如果還使用開(kāi)口胎抱緊外圓加工，這樣就需要二次裝夾，會(huì )極大地降低閥體加工效率，起不到數控加工的優(yōu)勢，原開(kāi)口胎具如圖5所示。

措施：考慮到開(kāi)口胎具使用中的實(shí)際問(wèn)題，結合自己多年加工經(jīng)驗，充分利用現有資源，對三爪卡盤(pán)卡爪進(jìn)行改造，自行設計非標準卡爪，使卡爪具有開(kāi)口胎具包容性的同時(shí)只采用一次裝夾就可以進(jìn)行精車(chē)右端內孔，具體如圖6所示。

效果：通過(guò)閥體實(shí)際加工應用，一體式三爪的優(yōu)點(diǎn)突出，內孔φ14.2+0.020mm尺寸及同軸度均符合設計要求，并且徹底解決了以前開(kāi)口胎具的重復裝夾問(wèn)題，極大地提高了閥體加工效率，并保證了產(chǎn)品的尺寸一致性及穩定性。

(3)零件為難加工材料，刀具選用問(wèn)題。難點(diǎn)：手動(dòng)加工中一直采用綜合性能良好的鎢鈷鈦類(lèi)硬質(zhì)合金YW1（適于耐熱鋼、高錳鋼和不銹鋼加工使用）刀具，但閥體為兩種不同金屬材料電子束焊接在一起，數控加工如果也用硬質(zhì)合金刀片，由于須同時(shí)車(chē)削兩種金屬材質(zhì)，在車(chē)削參數不變的情況下對刀尖的磨損度不同，尤其在閥體重要內孔尺寸φ14.2+0.020mm長(cháng)L=62mm加工中，會(huì )產(chǎn)生錐度，這時(shí)就要對刀具重新修磨，反復修磨刀具會(huì )使加工效率降低，零件精度下降。

措施：根據以前的加工經(jīng)驗及試驗摸索，選擇出適合加工軟磁合金與1Cr18Ni9Ti不銹鋼兩種材料的硬質(zhì)合金刀片牌號（美國肯納KC5010），又結合閥體自身結構特點(diǎn)，三處環(huán)槽單邊只有0.8mm的薄壁特點(diǎn)，對使用的加工環(huán)槽數控車(chē)刀進(jìn)行修磨，將車(chē)刀前角磨制為5°，后角磨制為8°，副偏角25°，這樣既減少摩擦面接觸，又不使刀片失去強度。刀具如圖7、8所示。

效果：通過(guò)對數控刀具牌號及車(chē)刀角度的選用，在實(shí)際閥體加工中，外圓表面和三處環(huán)槽沒(méi)有產(chǎn)生車(chē)削變形問(wèn)題，內孔尺寸φ14.2+0.020mm錐度誤差在0.003mm之內，完全符合圖樣要求。

3.結語(yǔ)

通過(guò)詳細分析閥體數控加工中存在的主要難點(diǎn)問(wèn)題，根據零件的材料、結構特點(diǎn)及精度等要求，從刀具選擇、切削參數、裝夾方法及工裝胎具使用等幾方面考慮，有效地解決了數控加工中存在的難點(diǎn)問(wèn)題，制定了數控車(chē)削加工方案，并得出主要成果如下：

（1）加工方案：①軟爪夾左端Φ31mm外圓處，加工右端所有外圓。②一體式三爪夾Φ30mm外圓處，加工左端Φ31mm外圓、內孔及Φ14.2mm內孔。③一體式三爪夾Φ30mm外圓處，加工右端所有內孔，保證尺寸及同軸度要求。

（2）加工成果。①閥體精密數控加工是可以實(shí)現的，所有尺寸及形位精度符合圖樣要求，利用一體式三爪工裝進(jìn)行裝卡加工，總裝卡時(shí)間減少50%以上，總加工效率提高3倍以上。②通過(guò)選擇合理的刀具及切削參數，加工出的表面粗糙度***優(yōu)可達Ra=0.1μm，平均Ra=0.2μm，與原手動(dòng)加工相比，可極大提高表面加工質(zhì)量。③閥體精密數控加工可保證零件的尺寸一致性，公差值可按批量控制在0.01 mm以?xún)?，極大地提高了尺寸一致性及穩定性。

（本文刊登在《金屬加工（冷加工）》201４年第２０期，作者單位：北京控制工程研究所）

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