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工程机械铸造多路阀阀体加工技术分析

发表时间：2020/8/5 来源：《基层建设》2020年第10期作者：李志海

[导读] 摘要：多路阀是工程机械中的核心原件，其铸造加工质量直接影响液压阀的性能和使用寿命。

        身份证号码：41050319730617xxxx 河南安阳 455000
        摘要：多路阀是工程机械中的核心原件，其铸造加工质量直接影响液压阀的性能和使用寿命。要加强阀体加工工艺优化，推动阀体加工的低成本、高效率生产。本文主要对铸造多路阀阀体加工技术进行分析，以供参考。
        关键词：工程机械；铸造；多路阀阀体；加工技术
        引言
        多路阀的作用是调节经过该阀门的流量大小、方向等。它是由两个及两个以上换向阀为主体的组合阀，用以操控数个执行元件的运动。其结合不同液压系统的运行需求，按照一定次序组装安全阀、补油阀等诸多零部件。不同构件之间紧凑衔接、压力耗损率偏低等是多路阀的典型特征，滑阀移动阻力不大，有多位功能、寿命长、制造简单等优点，主要应用于工程机械、起重运输机械和其他要求多个执行元件运动的行走机械中。当下国外很多发达国家已经批量化生产铸造阀体，且朝着集约化、智能化方向进军。国内铸造阀体的加工工艺起步较为迟缓，技术先进性整体水平偏低。重新审视并研究铸造阀体加工技术的必要性，在实践中不断进行改进、完善，是我国从“制造大国”转变为“制造强国”的必经途径之一。
        1铸造阀体加工技术概述
        铸造阀体加工是液压多路阀加工制造的关键特征点，也是加工难点之一。国内铸造阀体的加工起步较晚，对于铸造阀体加工技术虽然初具水平，但与国外相比还存在一定的差距，铸造阀体的加工技术只能依靠自主研发和国外借鉴。研究铸造阀体的加工技术，对于提高铸造多路阀加工质量，提高加工效率以及降低制造成本，提高市场竞争力，具有很强的推动力，同时为后续打破进口高端液压多路阀技术垄断奠定了坚实的基础。
        2工程机械铸造多路阀阀体加工技术
        2.1阀体加工设备的选择
        在选择加工设备时，应根据阀体的结构形状、技术要求和生产类型等情况，在保证加工精度的前提下，合理选择加工设备，提高生产效率。阀体虽然是个异形件，但是它的加工面还有以回转体为主。遵循工序集中和粗精加工分开的加工原则：阀体粗加工时还是选择卧式车床为主。首先在卧式车床上加工阀体，它是一个悬臂梁装夹，还应配有专用夹具及相应的配重，以减少工件旋转过程中产生的离心力及位移；其次在加工阀体内部表面时，刀具伸出长度及刀杆本身的刚性产生的振动直接影响阀体的加工质量，所以卧式车床加工只适用于阀体的粗加工。阀体的精加工选用加工中心更为合适。精加工时，加工余量较小，夹紧力也相应减小。在加工过程中，工作台只作直线运动，避免了旋转运动而产生的加工误差，并且加工中心主轴本身的刚性及数控技术的特点，保证了阀体的加工质量
        2.2阀芯孔多台阶沉割槽同步切削技术
        沉割槽是内孔孔系常见结构之一，其加工质量直接影响着产品性能，尤其对于同一轴线上多沉割槽结构，其尺寸一致性要求较高，加工精度要求高、加工难度大，目前主要采用逐个铣削或镗削的加工方式，加工效率低下，且多个沉割槽的尺寸一致性难以保证，严重地限制了产品质量。随着技术进步，近年来，机械行业开始逐步探索内孔多沉割槽加工的工艺方法，实现高效率、高质量加工，推动智能制造进程。基于当前割槽工艺现状，提出开发一种高效、高质量刀具的思路，提出新型刀具的基本要求：具有多切削刃结构，能一次性完成多个沉割槽的同步加工；阀芯孔沉割槽轴向尺寸一致性好；割槽产生的毛刺数量少、尺寸小，利于后续去毛刺工艺开展；结构紧凑，能在现有机床上使用，避免购置专用设备。
        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，两个工艺单独使用，都很难达到圆柱度3μm的设计要求。

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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≤0．003mm，粗糙度≤Ｒa0．2，圆柱度控制在3μm以内，达到国际先进水平。
        2.4粗加工过程毛刺防治
        由于毛刺的存在将导致整个机械系统不能正常工作，使可靠性、稳定性降低。多路阀阀体中交叉孔众多，若孔的毛刺和翻边没有去除干净，装配时会造成装配件特别是密封件的表面划伤和破损等问题。目前，去毛刺的办法有化学、电解、热爆炸、高压水喷射、手工工具等方法。由于阀体各孔精度较高并相互贯通，所以我们仍用人工去除毛刺的方法为主。为保证除毛刺过程的顺畅度，推荐加工阶段联合使用钻－扩-镗法，并结合工况固化专用型刀具，以完善各台阶孔倒角处理的任务，能较为明显地降低交叉孔口位置毛刺数量。为除去交叉口毛刺，推荐使用超长辅具、旋转锉完成倒棱、除毛刺。要求在组装前期借助高压空气进行清扫处理，借此方式确保各孔壁上的无杂物滞留，同时，也能从最基础环节保证组装体的综合性能。
        3阀体深孔加工技术
        3.1传统深孔加工方法分析
        用普通的扩孔钻方法加工深孔时，常见的技术难点就是：由于钻具细长，刚性差，而且孔径由小到大需要几次反复扩钻，冷却困难，铁屑不容易排出，钻孔工具磨损和损坏无法观察，钻头损坏快，切削冷却液流量和压力难以把握。针对这些问题，我们考虑对新设计的可拆卸式深孔钻工装在简便、实用、耐磨、排屑等关键方面加以改进。
        3.2　深孔钻改进方案分析与构成
        由于加工的阀体材料是合金钢，钻头容易磨损和断裂，排屑困难。因此，对深孔钻的刀片材料进行改进，采用硬质合金材料，能够提高耐磨度，用硬质合金和刀体焊成刀片，还能提高抗震性。同时，将其它设计成可拆卸式，能够在一定范围内灵活使用，更具经济性。在此基础上，选择好刀片的安装位置和角度，以及钻孔加工时的切削用量，解决铁屑外排屑问题。整套深孔钻工装则由刀排、刀排座、钻孔刀架、刀片、导向快、冷却管、冷却泵组成。
        根据加工件的长度，从通用性考虑，首先加工一根刀排，将外圆加工成直径为100mm的圆柱体；在头部加工成1：20的锥度，锥度上铣一条键槽，以防打转；刀排的内孔加工成直径为20mm，另一头的内孔加工成M22×2的螺孔，主要用于冷却液管子的连接；在刀排的底平面加工成一个宽度为40mm的水平端面，用于同刀排座的连接，起到定位和防止旋转作用。同时，加工镗孔刀排座，一端固定在机床的刀架上，另一端与刀排连接。另外，在钻孔刀架上装上两片刀片，分为A、B两种不同刀片，用4个定位孔和4只直径为M8的内六角螺钉固定在刀架上，再装上两件导向块，起到定位、导向、防震的作用。A/B刀片在安装前，预先将硬质合金材料焊接在刀片体上，将其焊好的刀片，在砂轮上磨出前后角、屑槽、主副偏角、倒棱等，在刀片的后面磨出5mm间距的分屑槽，以便排屑分屑顺利，起到断屑的效果。
        结语
        铸造阀体加工是液压多路阀制造的关键，在实际加工过程中，还需要不断研究适合于企业现有设备、原材料、以及产品使用工况等实际问题，对铸造阀体加工技术进行改进并不断完善，实现质量和效率双提升。
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