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工程机械压力变送器阀芯孔精密加工探索研究
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工程机械压力变送器阀芯孔精密加工探索研究

时间:2019-11-12 09:34:03
摘 要: 压力变送器是工程机械液压系统的重要元件之一,用来控制液体流动方向、流量大小及压力高低。而压力变送器阀芯孔加工质量是关键要素,直接影响压力变送器工作性能及使用寿命。该文首先总结了压力变送器阀芯孔 3 种加工工艺方案,然后根据探索及验证,提出了阀芯孔成套化铰孔技术、阀芯孔沉割槽高效加工技术、多冲程珩磨 + 单冲程珩铰精密加工技术。
0 引言
当前,压力变送器在工程机械领域的应用越来越广,作用也越来越大。压力变送器是液压系统的重要元件之一,用来控制液体流动方向、流量大小及压力高低。而压力变送器阀孔加工质量是关键要素,直接影响压力变送器工作性能及使用寿命。所以,对压力变送器阀芯孔加工工艺方案进行探究分析,不断引入新技术,提高阀芯孔加工质量,从根本上保证压力变送器工作的稳定性。
1 概述
液压阀芯孔加工是压力变送器制造中的关键特征点,也是加工难点之一。阀芯孔加工精度主要有直径尺寸精度、圆度、圆柱度、表面粗糙度等。一般情况下,我们要求阀芯孔直径尺寸精度在 0 ~ 0. 003 mm,圆度在 0. 002 mm 以内,圆柱度在0. 003 mm 以内,阀芯孔内表面粗糙度在 Ra0. 2 以内。目前液压阀芯孔加工比较成熟稳定的工艺方案主要有 3 种,见表 1 ~ 表 3。
2 阀孔加工技术
经过多年探索及验证,提出几种液压阀芯孔加工20191112094135.jpg技术,主要有阀芯孔成套化铰孔技术、阀芯孔沉割槽高效加工技术、多冲程珩磨 + 单冲程珩铰精密加工技术。
2. 1 阀芯孔成套化铰孔技术
常用阀体主要有两种类型,一是如图 1 铸造式阀体,二是如图 2 连铸式阀体,两者阀孔主要的区别为铸造式阀体阀孔为预铸孔,各台阶成环状分步,连铸式阀体为实心孔无预铸孔,相交孔较多,且不规则,加工难度大。
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针对两种阀孔,传统加工工艺流程为:一头钻孔→另一头钻孔→一头扩孔→另一头扩孔→粗镗→半精镗→钻铰孔导引孔→精铰孔。
传统工艺存在工序多、加工效率低、圆柱度精度低问题。为解决以上问题,通过不断验证,开发了适用于不同液压阀孔、不同加工效率的加工技术。改进后的加工工艺流程为:钻(连铸阀体需要) →钻导引孔→扩孔→铰孔。
针对铸造阀孔只需钻导引孔、扩孔和铰孔 3 个步骤即可,加工工时可缩短为 5 分钟以内。技术创新点 1:将扩孔导引钻和铰孔导引钻复合在一起,两个导引孔一起加工。
技术创新点 2:扩孔钻、铰孔钻采用阶梯式切削刃,实现扩孔大余量加工扩孔加工,与导引孔刀结合,实现之前钻孔、扩孔、镗孔的复合加工。铰孔后,阀孔直径公差≤0. 02 mm,圆柱度≤0. 01 mm,过程能力指数 cpk≥1. 33,单孔加工工时≤5 min,处于行业领先水平。
2. 2 阀芯孔沉割槽高效加工技术
目前阀体沉割槽有两种类型,一是如图 3 有预铸流道小余量沉割槽,二是如图 4 无预铸孔全加工沉割槽,两者阀孔主要的区别为前者加工余量小,加工前端面不规则,后者需要全部加工,余量大,但加工前端面平整。
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传统加工方法为使用 T 型槽铣刀(见图 5)加工,类似图 3 沉割槽,每个槽子需要加工 2 ~5 min,类似图4 沉割槽,每个槽需要加工 5 ~10 min。为提高加工效率,基于加工余量情况,针对 2 种沉割槽,研发不同的割槽方法,形成成套化的割槽方法,如表 4 所示。
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技术创新点 1:类比车床车槽方案,由工件转动化为刀具转动,设计推镗刀,如图 6 所示。技术创新点 2:类比 T 型槽刀,一次加工一个槽改为一次加工多个槽,设计多刃槽铣刀,如图 7 所示。技术创新点 3:进一步优化多刃槽铣刀,实现换刀片式可以涨缩的刀具,如图 8 所示,刀杆设计刚性更好,相对多刃槽铣刀,适用于多倍径细长阀孔加工。
2. 3 多冲程珩磨 + 单冲程珩铰精密加工技术
同行业阀芯孔的精密加工方案为多冲程珩磨或者单冲程珩铰,两种工艺各有优缺点,多冲程珩磨对于阀孔直线度的保证有优势,单冲程珩铰对保证阀孔的圆度有优势,两个工艺单好使用,都很难达到圆柱度3 μm的设计要求。
为解决此问题,通过调研不同厂家的加工方案,结合多冲程珩磨与单冲程珩铰工艺特点,采用多冲加单冲的阀芯孔珩磨工艺多冲程保证直线度,单冲程保证圆度,阀芯孔直径公差≤0. 003 mm,粗糙度≤Ra0. 2,圆柱度控制在 3 μm 以内,达到国际先进水平,如表 5所示。
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3 结束语
液压阀芯孔加工是压力变送器制造的关键,在今后的实际工作中,还需要不断探寻新刀具、新工艺、新设备,精益求精,提升压力变送器制造水平。
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