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工程機械壓力變送器閥芯孔精密加工探索研究
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工程機械壓力變送器閥芯孔精密加工探索研究

時間:2019-11-12 09:34:03
摘 要: 壓力變送器是工程機械液壓系統的重要元件之一,用來控制液體流動方向、流量大小及壓力高低。而壓力變送器閥芯孔加工質量是關鍵要素,直接影響壓力變送器工作性能及使用壽命。該文首先總結了壓力變送器閥芯孔 3 種加工工藝方案,然后根據探索及驗證,提出了閥芯孔成套化鉸孔技術、閥芯孔沉割槽高效加工技術、多沖程珩磨 + 單沖程珩鉸精密加工技術。
0 引言
當前,壓力變送器在工程機械領域的應用越來越廣,作用也越來越大。壓力變送器是液壓系統的重要元件之一,用來控制液體流動方向、流量大小及壓力高低。而壓力變送器閥孔加工質量是關鍵要素,直接影響壓力變送器工作性能及使用壽命。所以,對壓力變送器閥芯孔加工工藝方案進行探究分析,不斷引入新技術,提高閥芯孔加工質量,從根本上保證壓力變送器工作的穩定性。
1 概述
液壓閥芯孔加工是壓力變送器制造中的關鍵特征點,也是加工難點之一。閥芯孔加工精度主要有直徑尺寸精度、圓度、圓柱度、表面粗糙度等。一般情況下,我們要求閥芯孔直徑尺寸精度在 0 ~ 0. 003 mm,圓度在 0. 002 mm 以內,圓柱度在0. 003 mm 以內,閥芯孔內表面粗糙度在 Ra0. 2 以內。目前液壓閥芯孔加工比較成熟穩定的工藝方案主要有 3 種,見表 1 ~ 表 3。
2 閥孔加工技術
經過多年探索及驗證,提出幾種液壓閥芯孔加工20191112094135.jpg技術,主要有閥芯孔成套化鉸孔技術、閥芯孔沉割槽高效加工技術、多沖程珩磨 + 單沖程珩鉸精密加工技術。
2. 1 閥芯孔成套化鉸孔技術
常用閥體主要有兩種類型,一是如圖 1 鑄造式閥體,二是如圖 2 連鑄式閥體,兩者閥孔主要的區別為鑄造式閥體閥孔為預鑄孔,各臺階成環狀分步,連鑄式閥體為實心孔無預鑄孔,相交孔較多,且不規則,加工難度大。
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針對兩種閥孔,傳統加工工藝流程為:一頭鉆孔→另一頭鉆孔→一頭擴孔→另一頭擴孔→粗鏜→半精鏜→鉆鉸孔導引孔→精鉸孔。
傳統工藝存在工序多、加工效率低、圓柱度精度低問題。為解決以上問題,通過不斷驗證,開發了適用于不同液壓閥孔、不同加工效率的加工技術。改進后的加工工藝流程為:鉆(連鑄閥體需要) →鉆導引孔→擴孔→鉸孔。
針對鑄造閥孔只需鉆導引孔、擴孔和鉸孔 3 個步驟即可,加工工時可縮短為 5 分鐘以內。技術創新點 1:將擴孔導引鉆和鉸孔導引鉆復合在一起,兩個導引孔一起加工。
技術創新點 2:擴孔鉆、鉸孔鉆采用階梯式切削刃,實現擴孔大余量加工擴孔加工,與導引孔刀結合,實現之前鉆孔、擴孔、鏜孔的復合加工。鉸孔后,閥孔直徑公差≤0. 02 mm,圓柱度≤0. 01 mm,過程能力指數 cpk≥1. 33,單孔加工工時≤5 min,處于行業lingxian水平。
2. 2 閥芯孔沉割槽高效加工技術
目前閥體沉割槽有兩種類型,一是如圖 3 有預鑄流道小余量沉割槽,二是如圖 4 無預鑄孔全加工沉割槽,兩者閥孔主要的區別為前者加工余量小,加工前端面不規則,后者需要全部加工,余量大,但加工前端面平整。
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傳統加工方法為使用 T 型槽銑刀(見圖 5)加工,類似圖 3 沉割槽,每個槽子需要加工 2 ~5 min,類似圖4 沉割槽,每個槽需要加工 5 ~10 min。為提高加工效率,基于加工余量情況,針對 2 種沉割槽,研發不同的割槽方法,形成成套化的割槽方法,如表 4 所示。
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技術創新點 1:類比車床車槽方案,由工件轉動化為刀具轉動,設計推鏜刀,如圖 6 所示。技術創新點 2:類比 T 型槽刀,一次加工一個槽改為一次加工多個槽,設計多刃槽銑刀,如圖 7 所示。技術創新點 3:進一步優化多刃槽銑刀,實現換刀片式可以漲縮的刀具,如圖 8 所示,刀桿設計剛性更好,相對多刃槽銑刀,適用于多倍徑細長閥孔加工。
2. 3 多沖程珩磨 + 單沖程珩鉸精密加工技術
同行業閥芯孔的精密加工方案為多沖程珩磨或者單沖程珩鉸,兩種工藝各有優缺點,多沖程珩磨對于閥孔直線度的保證有優勢,單沖程珩鉸對保證閥孔的圓度有優勢,兩個工藝單好使用,都很難達到圓柱度3 μm的設計要求。
為解決此問題,通過調研不同廠家的加工方案,結合多沖程珩磨與單沖程珩鉸工藝特點,采用多沖加單沖的閥芯孔珩磨工藝多沖程保證直線度,單沖程保證圓度,閥芯孔直徑公差≤0. 003 mm,粗糙度≤Ra0. 2,圓柱度控制在 3 μm 以內,達到國際先進水平,如表 5所示。
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3 結束語
液壓閥芯孔加工是壓力變送器制造的關鍵,在今后的實際工作中,還需要不斷探尋新刀具、新工藝、新設備,精益求精,提升壓力變送器制造水平。
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