硬密封蝶閥閥座加工誤差控制

祝孔賢

摘 要：文章從加工閥座原理分析，找出閥座加工誤差的主要影響因素，分析原因，給出誤差控制的解決方法。希望能夠為相關(guān)人士提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：加工原理；誤差；控制

1 閥座加工原理及加工方法

日常加工硬密封蝶閥時，其密封面是用兩個垂直于圓錐母線的平行平面來截切圓錐，達到偏心角度的目的。取兩平面中間的實體部分，外表面為硬密封蝶閥密封面。加工時我們首先要找到閥體結(jié)構(gòu)中心，同時固定閥門中心和密封面所在的圓錐中心。根據(jù)其基本特征，通常的加工方法為：制作工裝斜度盤，根據(jù)偏心角度，制作一定角度的斜胎，保證當(dāng)工裝與工件組合后，在整體放置于車床時，找正斜度盤底圓。在加工時，使密封面所在圓錐中心與立車加工回轉(zhuǎn)中心重合，然后車削密封面。為保證閥座偏心角度，加工時常用的工裝為斜度盤，根據(jù)每臺閥門的規(guī)格、其密封面的大小及法蘭的大小以及偏心角度的不同。來計算斜度盤角度及高度，確定相關(guān)定位體后根據(jù)閥門參數(shù)確定定位體的高度及定位止口。從而保證硬密封蝶閥在加工過程中的加工誤差與偏心角度控制。

2 閥座加工誤差產(chǎn)生的主要原因分析

2.1 加工過程產(chǎn)生的加工原理誤差

閥座加工原理誤差是指閥座在加工過程中采用相匹配的成形運動或近似的刀刃輪廓來代替理論的成形運動進行加工而產(chǎn)生的誤差[1]。如，硬密封蝶閥閥座是在斜胎上保證平面平度后再上立車加工，此時因旋轉(zhuǎn)刀具，工裝平衡度產(chǎn)生相對誤差，加工時就會造成密封面角度產(chǎn)生一定的誤差。

2.2 加工設(shè)備引起的工藝系統(tǒng)誤差

加工設(shè)備的工藝系統(tǒng)誤差主要是由機床誤差造成的。機床誤差主要是由于機床設(shè)備在制造過程及安裝過程中產(chǎn)生的不可控誤差造成的。另外，由于車床長時間磨損也會造成機床誤差。這兩方面因素中，機床主軸的回轉(zhuǎn)誤差、導(dǎo)軌誤差和傳動鏈誤差是對加工精度影響最大的因素。在日常加工過程中，車床上加工車削端面時主軸的回轉(zhuǎn)誤差會使加工的工件端面不垂直；車削螺紋過程中，會產(chǎn)生周期性誤差。機床導(dǎo)軌誤差主要體現(xiàn)在導(dǎo)軌水平面內(nèi)和垂直面內(nèi)的直線度與前后導(dǎo)軌的平行度。在精加工閥座密封面及蝶板密封面過程中，因精度較高，每加工一圈，刀具及導(dǎo)軌就要向前移動一個導(dǎo)程。這就要求整個加工工藝系統(tǒng)具有較高的精密型，但由于各傳動元件都或多或少的有制造誤差、裝配誤差和磨損。這些都會影響整個加工工藝系統(tǒng)的加工精度。另外，在加工過程中選擇的刀具，以及刀具的磨損或是刀具進給速度等都會產(chǎn)生刀具誤差。除了刀具因素，加工閥座的斜胎制造誤差，斜胎長期使用磨損以及閥座本身形狀、抓卡力度等都是影響加工誤差的重要因素。

2.3 工藝設(shè)備受力變形引起的工藝系統(tǒng)誤差

在機械加工過程中，工藝系統(tǒng)是不具備絕對剛性的。當(dāng)工藝系統(tǒng)在受到外力作用時總會產(chǎn)生變形和位移，這就會破壞已經(jīng)調(diào)整好的刀具與工件間的相互位置，從而產(chǎn)生加工誤差。在加工閥座時因閥座內(nèi)偏心，及椎度要求較高。車刀懸伸長度較長，造成刀具前后端受力不均，從而使刀具變形引起工藝系統(tǒng)誤差。

2.4 因內(nèi)應(yīng)力引起的加工誤差

內(nèi)應(yīng)力也常稱為殘余應(yīng)力，是一種平衡應(yīng)力。受到機械加工或冷熱處理后的工件，內(nèi)應(yīng)力需要達到一個新的平衡。在這個新平衡過程中，就常常引起工件的變形。當(dāng)我們對鑄造工件進行刨削加工時，因加工一層金屬就打破了原有的平衡狀態(tài)。從而使工件平面產(chǎn)生中凹的直線度誤差。在硬密封蝶閥加工過程中，閥座表面有車削及拋磨才能達成閥座的加工精度要求。在這個加工過程中，內(nèi)應(yīng)力的微小作用都會引起閥座表面產(chǎn)生角度及光潔度的誤差。

2.5 熱變形引起的工藝系統(tǒng)及工件的加工誤差

影響工藝系統(tǒng)的熱源分為內(nèi)部熱源和外部熱源。主要包括摩擦熱、切削熱、環(huán)境溫度及輻射熱等。物體內(nèi)各點溫度的分布稱為溫度場[2]。切削部件熱源不同，會形成不均勻的溫度場，造成機床各部件之間的相對位置產(chǎn)生變化，破壞機床原有的幾何精度，造成加工誤差。常見的有：車床主軸箱由于主軸箱溫度升高而抬高，主軸因主軸前后軸承溫度升高不等而傾斜等。在加工硬密封蝶閥閥座時因斜面不斷延伸，車刀受熱逐漸伸長，而使加工后的閥座及蝶板密封面產(chǎn)生圓柱度誤差。

3 如何減小加工誤差

在生產(chǎn)過程中如何控制加工誤差有多種方法，這些方法都可以在一定程度上減小加工誤差，但我們無法去消除該誤差，只能在一定方法上減小或控制誤差。其中對加工誤差的減小或控制的基本原理主要有以下幾個方面。

3.1 原始誤差減少或消除

在加工過程中采用先進的工藝及裝備可以減少或消除原始誤差。在加工工藝系統(tǒng)剛性較差的工件時可以采用彈性頂尖反向走刀切削方式或采用較大的主偏角車刀，都會減小原始誤差。在加工閥座及蝶板密封面時采用剛性好的車刀，這些都會使工件的加工精度得到提高。

3.2 原始誤差轉(zhuǎn)移

原始誤差轉(zhuǎn)移是指在加工過程中將工藝系統(tǒng)內(nèi)部原始誤差轉(zhuǎn)移到不影響（或少影響）加工精度的方向或其他零部件上去。從而減小關(guān)鍵部位的原始誤差，達到工件整體誤差減小。經(jīng)常出現(xiàn)的，如：轉(zhuǎn)塔車床工作時使用“立刀”安裝法，把刀刃的切削基面放在垂直面內(nèi)，使其在經(jīng)常旋轉(zhuǎn)的情況下也保持旋轉(zhuǎn)精度。在轉(zhuǎn)移機床主軸的原始誤差時，可使用機床主軸與工件之間用浮動聯(lián)接，保證磨削主軸錐孔來保證其和軸頸的同軸度。使加工過程不靠機床主軸的回轉(zhuǎn)精度來保證。

3.3 原始誤差均化

在加工過程中保證局部誤差不會過大，防止木桶效應(yīng)出現(xiàn)。利用加工過程中密切聯(lián)系的表面之間的相互比較、相互修正或互為基準(zhǔn)進行加工，使工件局部較大的誤差可以較均勻地影響到整個加工工件表面，使加工誤差較均勻分布，不會出現(xiàn)局部誤差過大，從而使工件加工精度整體相應(yīng)地提高。例如，閥座的最后一道工序為精磨。精磨時，我們對精磨工裝及工裝精度本身的要求并不是很高，但是由于精磨用到的磨粒或磨頭大小不一、精度不一使閥座精磨時研具和工件之間產(chǎn)生復(fù)雜的運動軌跡關(guān)系，造成工件受到微量切削，此時我們相應(yīng)的修正研具，選擇合適的磨頭或磨粒，再加以相對合適的拋磨轉(zhuǎn)速使研具相應(yīng)地得到修正，精度共同提高。從而使精磨誤差得到進一步均化，最終讓我們得到得到較高加工質(zhì)量的閥座。

3.4 原始誤差均分

在工件加工過程中因工序先后順序不同常常有外因影響本工序，造成本工序誤差加大這種情況。如：當(dāng)車加工某個工件時，由于毛坯或該工序的上道工序精度不高，從而引起定位誤差或復(fù)映誤差（由于毛坯的誤差造成工件產(chǎn)生誤差）太大，造成該道車工序的加工超差。當(dāng)遇到因毛坯問題影響下道工序精度時可以采用分組調(diào)整來均分誤差。如：20件閥座粗加工后需要精加工時，我們把閥座按誤差大小分為4組，每組5件，將每組閥座粗加工誤差變?yōu)樵瓉淼?/4，然后按組相應(yīng)調(diào)整刀具與閥座之間的相對位置進行加工，避免20件以整批量加工，從而縮小整批工件的尺寸分散范圍。這樣達到閥座原始誤差均分的目的。

3.5 誤差補償法[3]

誤差補償法是指用一種誤差取代另一種誤差。常用的是人為地造出一種新誤差，去抵消原工藝系統(tǒng)中產(chǎn)生的原始誤差。以新誤差代替舊誤差。當(dāng)需要減小的原誤差為負(fù)時，我們創(chuàng)造的新誤差就需要為正值。反之，取負(fù)值并盡量使兩者絕對值相等；這種利用一種原始誤差去抵消另一種原始誤差，盡量使兩者絕對值大小相等，方向相反，從而達到減少整個系統(tǒng)加工誤差，提高加工精度的目的，就是所說的誤差補償法。在加工閥座時，如果因為閥座薄造成變形或曲度誤差過大，可以相應(yīng)將閥座加工誤差取正值（加大閥座），同時調(diào)小蝶板密封面（調(diào)小蝶板）。這就是使用誤差補償法來減小整體結(jié)構(gòu)誤差。達到降低整體系統(tǒng)的誤差。

參考文獻

[1]閻開印，黃輝.基于數(shù)字圖像的數(shù)控雕刻機技術(shù)研究[J].計算機應(yīng)用研究，2007，8（24）：206-209.

[2]李海濤，張承瑞，李洪斌.基于OpenGL的數(shù)控雕刻機加工仿真系統(tǒng)的研究[J].計算機工程與科學(xué)，2006，5（28）：122-124.

[3]項東，文海濤.減少機械加工誤差方法探討[J].制造業(yè)自動化，2000，12（31）：116-117.