孟 强
（江苏省徐州技师学院，江苏 徐州 221151）
【摘 要】根据多路阀的特点制作了加工工艺，设计了刀具和夹具。在工艺方面，选用了珩磨加工方法。设计的珩磨刀是专用成型刀具，在刀具前头加了一段导向头，在刀柄上使用的是用万向接头与主轴连接的。设计夹具时对阀组进行了粗定位设计。从阀组外形和重量分析，设计了使用手柄和丝杆为传动的夹具。
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关键词 多路阀；工艺；珩磨；夹具
1 工件叙述
现有一批挖掘机多路阀需要加工阀芯孔。它有11片阀片组成，两头和中间的为辅助阀片，另外八片是工作片，也是此次需要加工阀芯孔的阀片。阀芯孔与阀芯的配合与密封是至关重要的，所以对阀芯孔和阀芯的加工精度要求也是相当高的。要求如下：孔径公差0-0.002mm,直线度0.02mm,粗糙度0.2μm。现在阀组已按照设计要求组装好，因其阀组是组装式，为了解决阀片之间的渗油，两头螺母的压力也是严格的计算的，也就造成了阀片的轻微的物理变形，为了阀芯孔精度，工作片阀的阀芯孔预先留了0.08mm的量，进行精整加工。
2 工艺确定和刀具选用
利用钻床和成型刀具进行加工，选用珩磨的加工方法。采用珩磨工艺加工可以通过去除最少加工余量而极大地改善孔和外圆的尺寸精度、圆度、直线度、圆柱度和表面粗糙度。根据珩磨刀磨削的特点通常都是使用万向接头与机床进行连接的，在机床主轴旋转时会有一定限制的浮动。这样在磨削时刀具就会顺着工件的预孔进行均匀加工，对工件的定位要求降低。针对阀芯孔的留量，设计了四把成型珩磨刀，前三把为切削余量用，第四把为精整用。刀具的材料选用的是金刚石，但每把刀其粒度与密度不同。
3 夹具设计与分析
从阀组的形状，重量，后期批量生产等方面考虑，夹具是必备的。设计的多路阀整体珩磨夹具可按照控制阀片的数量进行更换部分元件，便可加工同组内的产品。此夹具使用单个圆锥销定位。首先熟悉一下工作片，工作片阀芯孔两头都有一个大于阀芯孔的台阶孔，此处是装密封圈用，因阀芯进行横向运动时会带出油来，此处可以很好地封油，使油不会外渗。我们利用此处特点进行阀芯孔孔定位。工件使用单个圆锥销定位时容易倾斜，故应和其他定位元件组合定位。为了解决倾斜，在这里我把圆锥销做成活动的，中间为空孔，有利于珩磨刀从其通过。利用一板做它的定位套，在其底部使用弹簧，当阀组中的工作片压上圆锥销时，工件的重量大于弹簧，圆锥销下降，工件与夹具的滑动板接触，圆锥销上的圆锥面就与阀片密封圈孔重合，限制了工件只能围着圆锥销旋转，不会发生倾斜。在珩磨时，珩磨刀会带动阀片有一定的摆动，在摆动的过程中，弹簧会把圆锥销顶起，与工件进行密切接触，使其不会无限制甩出，造成产品报废或刀具受损，甚至人员受伤。在这里还有一个方向需要限制，如果工件和刀具的旋转成一个速度转动，那就不能进行磨削了，所以要限制它的旋转，我们发现阀组两头有四个安装脚，它们基本又比其它阀片要突出，于是就在滑动板上做了两个槽，这样一来，旋转的问题就解决了。我们有八片阀需要加工，这就需要阀组的移动了，选择了使用丝杆传动，丝杆是宽螺纹，在移动中的工件的力量和圆锥销下弹簧的阻力还是不小的。它的原理是这样的:手柄转动起来，丝杆旋转，带动滑动板移动，滑动板底部用的是钢珠传动，可以减少阻力，滑动板带动工件移动，工件受前进的力，就通过圆锥销的圆锥面就把圆锥销下压，这也是选择圆锥销定位的原因之一，工件脱离定位销移动，当到下一个要加工的阀芯孔时，圆锥销在弹簧的推力下上升并进行定位。在从一个工作片到另一个工作片的运动中，力量最大的地方是把圆锥销下压，并脱离这一块，这要根据操作者的需求来选择弹簧的大小了。这块也要主要弹簧的力不能太大，当加工两头的阀片时，会出现翘头，那样会出现工件摆动的浮动不稳。在丝杆与挡板的间隙应该留有1mm，这样滑动板与工件与圆锥销在定位时容易很多。
4 设备选用
现在谈谈设备的选用。整组阀组的阀芯孔加工起来相对简单，只有径向运动，根据精度要求对刀具的要求最高，对机床的要求不是很高。在选择机床时，就偏向适用，通用的原则来选择钻床了。它的工作台要符合能装下设计好的工装夹具；行程要有足够的长，包括工件的长度，刀具的长度，刀具与机床连接用的万向头的距离；也要符合珩磨时低速的要求；能实现稳定的自动进给切削；还要有良好的冷却系统。综合以上特点，选用的是半自动的立式钻床Z5140。此机床操作、性能都很不错，完全能满足批量生产需要，其快换的莫氏3号主轴更适合珩磨刀的互换。
5 试加工
现在来完成一次珩磨试加工过程。
首先，把工装横放在钻床的工作台面上，把有把手的一头放置在机床右侧，把莫氏3号柄的顶尖装入主轴，利用顶尖对准工装上圆锥销内孔，使其与机床主轴同心，然后锁紧工装。取下顶尖。
抬上工件，使其两安装脚放入槽中，工件的第一片阀与圆锥销重合，左右摇动把手，使把手处于不受力状态。
把万向头装入主轴，使用木锤或铜棒轻轻敲紧，再把第一号刀具装进万向结，再摇动机床工作台上升，把珩磨刀前端的导向部分放入阀芯孔。
调整主轴转速、进给速度和行程。摆正好冷却喷头和防油罩。打开反转开关，珩磨到设计的是逆时针旋转，冷却开关。刀具顺着导向进行切削，刀具在导向头的引导下对工件进行磨削，当刀具下行到切削刃时，工件顺着主轴旋转的方向轻轻晃动着，说明刀具和工件还没完全同心，当刀具进入了约1/3处，工件不再晃动，刀柄与主轴连接的万向接头在摆动，其磨削的声音也是很平稳，说明刀具与阀芯孔预孔同心。刀具在阀芯孔出口加工出约1/3时，刀具开始回退，第一把刀加工完成。根据第一刀切削的情况，进行适当调整主轴转速、进给速度和行程，取下第一把刀，装进第二把刀具进行加工。第三把、第四把依次加工。第一个阀芯孔已完全加工完毕，通过目测，其粗糙度符合图纸要求。于是摇动把手，移动阀组至第二个工作片加工。按此方式依次加工出八片工作片，整个阀组阀芯孔加工完成。
6 检验
经过过油清洗，设计人员和检验人员进行了阀芯孔的全尺寸检验。使用气动量仪对孔径进行检验，八片阀片都符合图纸要求，但起稳定值不够理想，有两片属于最大值。阀芯孔中有多个台阶，在直线度的检验方法上使用的是设计好的直线度芯棒，经检验，八片阀片直线度全部合格。用仪器对粗糙度进行了检验，由于受仪器的限制，只能对进口和出口浅距离位置进行检测，中间部分使用标准块进行目测比较法检验。目测出中部比进口的要好，通过仪器对进口和出口测出的数值都在0.2μm以下。于是又进行了三组阀组的加工，又进行了全尺寸检测，得出的检测尺寸与第一组基本相同。但每组总有孔径的公差尺寸偏最大值，直线度和粗糙度全部合格。
7 结论
对加工的多路阀阀芯孔进行了工艺的制作、刀具的选用、夹具的设计进行了详细的分析，并进行了试加工和检验。根据检验数据，设计人员综合各个方面的考虑，尤其从加工成本和实际使用角度考虑，决定把孔径公差0-0.002mm修改为0-0.0023mm，这样一来，对加工更加稳定，效率更高。
阀芯孔的加工工艺经过初步验证，符合图纸要求，其稳定良好，可以进入小批量加工了。（下转第２１７页）
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参考文献
［１］陈宏均,主编.机械加工技师综合手册[M].北京:机械工业出版社,2006.
［２］杨叔子,主编.机械加工工艺师手册[M].北京:机械工业出版社,2004.
［３］陈立德,主编.机械设计基础[M].3版.北京:高等教育出版社,2007.
［责任编辑：杨玉洁］