液壓閥塊毛刺的預(yù)防與去除

張 磊，唐少楠，朱小明，2，楊麗紅

（1.上海理工大學(xué) 機械工程學(xué)院，上海 200093；2.上海豪高機電科技有限公司，上海 201102）

0 引言

液壓系統(tǒng)中的液壓元件目前多采用集成化配置形式，將液壓閥集成在液壓閥塊的表面，形成的組合體稱之為液壓閥組。液壓閥組具有結(jié)構(gòu)緊湊、密封性能好、維護方便、便于技術(shù)保密等優(yōu)點［1］，已廣泛應(yīng)用于各類液壓傳動系統(tǒng)中。

在液壓閥塊的加工過程中，不可避免地伴隨有毛刺的產(chǎn)生，對液壓系統(tǒng)危害很大。目前，常用的毛刺尺寸評定主要是測量毛刺的根部厚度和毛刺高度（厚度決定了毛刺去除的難易程度，高度反映了毛刺的大小）。對去毛刺質(zhì)量的評價，美國生產(chǎn)加工工程師學(xué)會和機械工程師學(xué)會參照表面粗糙度參數(shù)值范圍的評定規(guī)則，將去毛刺質(zhì)量劃分了9～10個等級，但這種定量方式還有待于在實踐中加以驗證和修正［2］。

1 液壓閥塊鉆削加工毛刺生成與控制

1.1 鉆削加工中毛刺的形成機理

假定被加工工件材質(zhì)均勻，使用標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆鉆頭，不存在偏心，鉆頭切削刃上各對應(yīng)點的幾何參數(shù)均相同，工件裝夾和定位不存在誤差，則根據(jù)鉆削加工中的實際切削狀態(tài)，可建立如圖1所示鉆削加工中切出進給方向的毛刺生成模型。圖1中，鉆頭直徑為d（mm），鉆削進給量為f（mm/r），鉆頭頂角為2φ，工件厚度為L。沿著鉆削加工的進給方向，被加工工件的終端部材料在鉆削軸向力的作用下產(chǎn)生扭曲變形。若與鉆頭主切削刃相接觸的工件上x點的變形量為δx，則有：①當(dāng)δx＝0時，鉆削加工能夠正常進行；②當(dāng)0＜δx＜acx（acx為任意點處的切削厚度）成立時，隨著δx的增大，切削層面逐漸減小，鉆頭對工件終端的擠壓推力增加，此時鉆削仍能繼續(xù)進行；③當(dāng)δx≥acx時，此時切削不能正常進行，而是在鉆削軸向力作用下，工件終端部材料被擠壓、推倒，從而形成鉆削加工中切出進給方向毛刺［3］。

圖1 鉆削加工中進給方向毛刺生成模型

1.2 鉆削加工中產(chǎn)生毛刺的影響因素

鉆削加工中切出進給方向毛刺的形狀和尺寸與主軸轉(zhuǎn)速、鉆削進給量、工件材料、刀具夾緊剛性、冷卻液、鉆頭幾何角度等因素有關(guān)［4］。

隨著主軸轉(zhuǎn)速的增大，鉆削效率提高的同時毛刺的尺寸也有所減小。但轉(zhuǎn)速太快會出現(xiàn)崩刀、卡滯等，產(chǎn)生更大的毛刺。隨著進給量增加，產(chǎn)生毛刺的高度值和厚度值均增大。

在某搖臂鉆床上以不同的主軸轉(zhuǎn)速、進給量及鉆頭在45鋼板上進行實驗，得到的實驗數(shù)據(jù)見表1～表3。測量指標(biāo)為毛刺的根部厚度b（mm）×毛刺的高度h（mm）。

表1 鉆頭直徑為Φ8mm時不同鉆削速度和進給量下常用閥孔鉆削毛刺的根部厚度×高度 mm×mm

表2 鉆頭直徑為Φ16mm時不同鉆削速度和進給量下常用閥孔鉆削毛刺的根部厚度×高度 mm×mm

表3 鉆頭直徑為Φ25mm時不同鉆削速度和進給量下常用閥孔鉆削毛刺的根部厚度×高度 mm

由表1～表3數(shù)據(jù)看出，孔徑不同，鉆孔形成毛刺的尺寸最小時的進給量和主軸轉(zhuǎn)速配合是不同的。對于此次實驗中生成毛刺尺寸較小的主軸轉(zhuǎn)速和進給量組合，筆者再次做實驗以檢驗其是否具有穩(wěn)定性。

第二次以鉆頭直徑為分組依據(jù)，每組中取毛刺尺寸較小的3種主軸轉(zhuǎn)速和進給量配合，在選取該配合時優(yōu)先選取毛刺根部厚度小的、同等厚度下選毛刺高度小的毛刺尺寸所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速與進給量配合。相同情況下以45鋼板進行再次實驗，所得數(shù)據(jù)如表1～表3中括號內(nèi)數(shù)據(jù)所示。

通過對每組實驗的兩次所得數(shù)據(jù)進行對比，結(jié)合毛刺形成尺寸的趨勢進行觀察，可以判定其中的無效數(shù)據(jù)并予以剔除。之后分別求所測有效數(shù)據(jù)的毛刺根部厚度和毛刺高度的平均值，將兩項平均值均為最小的一組所對應(yīng)的主軸轉(zhuǎn)速和進給量配合作為推薦值，即：

鉆頭直徑Φ8：v＝630r/min；f＝0.06mm/r；

鉆頭直徑Φ16：v＝500r/min；f＝0.10mm/r；

鉆頭直徑Φ25：v＝250r/min；f＝0.10mm/r。

以上推薦值適合閥塊孔道加工遇到交叉孔或通孔鉆通時使用。如果機床上的轉(zhuǎn)速值及進給量值并不與此相同，則應(yīng)選擇與推薦值相近的較大的轉(zhuǎn)速值和較小的進給量值。

2 液壓閥塊毛刺的預(yù)防

選用延伸率和變形硬化指數(shù)較小的材料，可有效抑制毛刺的產(chǎn)生。一般來說，工作壓力p＜6.3MPa時，液壓閥塊可采用鑄鐵 HT20－40；6.3MPa≤p＜21 MPa時，液壓閥塊可選用鋁合金鍛件；p≥21MPa時，液壓閥塊可選用35鍛鋼。

另外，采用以下方式均能在一定程度上抑制毛刺的生成：①提高刀具質(zhì)量，使用專用刀具，選擇合理的機械加工方法，從工藝角度合理安排加工工序；②合理安排進給量，提高切削速度；③合理安排熱處理工序。

3 液壓閥塊毛刺的去除

機械去毛刺是通過手動或動力驅(qū)動特制的刷子旋轉(zhuǎn)，對工件進行磨削去毛刺［5］。電化學(xué)去毛刺是在電極和零件之間留一定間隙，通過電解液導(dǎo)電形成電流，以電極作為陰極，零件作為陽極，使得陽極（零件毛刺部位）不斷溶解，去除毛刺［6］。

熱能去毛刺是將一定配比的氫、氧混合高壓氣體充入到裝夾閥塊體的密閉燃燒腔內(nèi)，用火花塞點火爆炸，瞬間產(chǎn)生沖擊波并作用于零件的表面和毛刺，從而達(dá)到去毛刺的目的［7］。

4 結(jié)語

通過閥塊優(yōu)化設(shè)計及加工參數(shù)的合理選用，減小毛刺的產(chǎn)生及生成的尺寸，能夠降低去毛刺的成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量。選擇毛刺去除方法時，應(yīng)采用既能達(dá)到工藝要求，又不降低零件尺寸精度的方法。

［1］朱小明，胡傳芳.液壓閥組的設(shè)計與制造［J］.建筑機械，2008（11）：115－118.

［2］王吉安.去毛刺技術(shù)的選擇及其檢測方法［J］.工具技術(shù)，2005，39（3）：81－82.

［3］謝俊鋒.鉆削加工毛刺的形成及解決方法［J］.輕工機械，2007（1）：85－87.

［4］范存德.液壓技術(shù)手冊［M］.沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，2004.

［5］張惠生.機械零件去毛刺工藝的現(xiàn)狀與發(fā)展［J］.北京建筑工程學(xué)院學(xué)報，2001（4）：58－63.

［6］姚敏茹，萬宏強，李福援.機械零件毛刺控制及去除工藝現(xiàn)狀［J］.新技術(shù)新工藝，2005（12）：20－22.

［7］姜黃海.熱能去毛刺技術(shù)［J］.航天制造技術(shù)，2002（1）：21－24.