精密液壓閥套細長孔加工方法探討

摘要：文章所指的閥芯導套屬航空轉包件是國外某著名航空公司的配套產品。文章從加工工藝流程、工具設計、工具選用、工具參數的選擇、在線測量工裝的選用和設計等方面敘述了確保該類零件質量穩定的有效措施。

關鍵詞：精密液壓閥套；閥芯導套；細長孔；圓柱度；工藝流程；在線測量 文獻標識碼：A

中圖分類號：TH162 文章編號：1009-2374（2016）10-0038-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.10.018

1 概述

為了增強工廠的核心競爭力，提高外貿產品的產量和銷售收入，建立了專門生產精密偶件的生產線。在試制過程中，閥套零件的圓柱度一次合格率極低，不到20%，且加工效率也極低，每天只能達到二十余件，這對于每月一千多套的產量是遠遠不夠的。同時首次接觸此類長徑比較大產品（長徑比一般大于9），控制好該產品的研制質量，樹立企業的良好形象，將可爭取更多的市場。

2 零件技術要求及難點分析

以圖示零件為例（如圖1所示），零件孔徑?7，孔長77μm，長徑比約為11∶1，屬于長徑比較大的細長孔，根據圖紙要求，孔的圓柱度必須保證在2μm以內，尺寸差必須在1μm以內。

圖1 零件圖

圓柱度公差要求被測圓柱面必須位于半徑差為公差值的兩同軸圓柱面之間，在實際加工過程中，主要是控制直線度、錐度和圓度三個因素來間接控制圓柱度。

根據多年生產精密偶件的經驗，圓度和錐度的保證可以靠精加工工序精密研磨實現，可以在工序中通過氣動量具隨時測量監控，有相應的加工經驗和可行的測量手段，雖然對于長徑比較大的零件加工經驗要欠缺一點，但只要能通過工藝試驗找出合適的工藝參數，問題的解決會相對容易一些。對于直線度的加工和檢測，傳統工藝一直采用鑄鐵研磨工具進行手工修正，由于修正精密深長小孔的直線度在精密零件制造中是公認的難題，研磨工藝本身對直線度修整的效果不理想，修正時一般余量留得較大，修正中零件的喇叭口和錐度都會變大，待修好直線度后又要重新修研錐度和喇叭口。測量則采用最大極限值的直線度量規比孔最小極限值小直線度公差通過而作為測量合格的標準。根據直線度量規的制造精度、工人的測量經驗及測量力的影響，直線度量規測量一般用于測量1.5μm以上的直線度比較安全，所得出的測量結論相對較準確，但對于小于1μm時，測量數據的誤差太大，不能作為評定依據。所以直線度的加工、檢測是閥套生產中保證圓柱度要求的首要難題，是最關鍵的因素，能否解決好是關系到能否形成批生產能力，是關系到滑閥轉包生產項目能否成功的首要問題。

3 解決措施

3.1 加工工藝流程

3.1.1 閥芯導套原有細長孔的加工路線為：鉆鉸孔到→孔為其準磨外圓保證同軸度在0.02以內→裝夾外圓頭部，以頂尖頂住后端孔口中心定位車削零件外型面→珩孔到，直線度0.01→熱處理→粗珩孔至→時效→精珩孔至→研拋孔→檢驗用圓柱度儀測量圓柱度在0.0013以內零件合格。

3.1.2 工藝跟蹤試驗。根據工藝路線和工藝的具體要求，對現場零件進行了跟蹤加工試驗，孔直線度采用圓柱度儀模擬截面圓心的方法測量，得出下列結果：（1）普通麻花鉆頭鉆孔、用鉸刀鉸孔的直線度一般在0.05～0.07之間，孔與外徑的同軸度一般大于0.1，最大達到0.2左右；（2）熱處理工序前的孔珩磨，直線度能控制在0.01內，符合工序圖紙要求；（3）熱處理淬火，直線度在0.03～0.05之間；（4）第一道珩磨工序，直線度大部分在0.003～0.008之間；（5）第二道珩磨工序，直線度大部分在0.003～0.008之間，與第一道珩磨比較無明顯改善；（6）精研孔試驗，大約去除0.01的余量，能修正直線度0.002的經驗數據，有部分零件的尺寸從f6.98修到f7.05的最大極限尺寸圓柱度也達不到要求。

通過上面的實際試驗調查可以看出，即使嚴格按工藝規程加工，也很難有效保證最終的圓柱度要求，其中直線度的保證是整個加工過程中的關鍵環節。

3.1.3 工藝流程改進。要想解決細長孔的直線度問題，應從孔的加工源頭著手，即預孔的加工一定要好，專用的槍鉆設備加工的細長孔可以達到直線度在0.01以內的要求，但此種設備功能單一，只適用于專業鉆孔，不可同時加工零件的外圓形狀等。如何將槍鉆技術應用到現有的數控車床上是解決這一技術難題的關鍵。

通過大量查閱資料和與刀具廠商研討，認為方法可行，通過大量試驗并同時與槍鉆廠商協商研究改進槍鉆設計，成功地在數控車床上完成槍鉆加工細長孔的加工工藝，能保證孔對外圓的同軸度在0.02以內，直線度大部分在0.01以內。

因為零件熱處理會變形，通過試驗發現熱處理前的粗珩加工對改善孔的直線度作用不大，同時，因粗珩去除了部分余量，會導致后續加工中校正直線度的余量不夠，影響零件的加工質量。所以，這道工序的安排是不合理的應取消。

通過上述試驗，對加工工藝流程進行調整，調整后的工藝流程為：數控車外圓并用槍鉆鉆孔→熱處理→粗珩孔至→時效→精珩孔至→研拋孔→檢驗用圓柱度儀測量圓柱度在0.0013以內零件合格。

3.2 從加工工具上

3.2.1 車工加工刀具-槍鉆。從上文的分析可知，在加工預孔時需要在數控車床上使用的槍鉆鉆孔來代替原來的鉆鉸孔方法，那么該如何使用這種槍鉆及這種槍鉆必須具備哪些特征？

通過大量的試驗加工，得出了一些關于槍鉆加工的經驗參數：（1）數控機床冷卻系統的壓力至少為10～15kg/cm2，同時應安裝濾網以確保不會有臟物進入而堵塞內冷孔；（2）刀具安裝時確保刀具安裝孔中心是在機床主軸的旋轉中心上并進行校正；（3）夾持工件時最好夾在零件長度的中間部位，使工件伸出夾爪的前后長度相等；（4）必須要加工一個引導孔。理想情況下，引導孔的直徑應是槍鉆標刻值的（-0.00，+0.02），孔深為1.5～2倍待加工孔的直徑。用鉆和鏜孔的辦法加工此引導孔；（5）加工時切削參數的選擇：根據試驗確定槍鉆在加工時走刀速度應為50～60m/min，進給：0.01mm，轉速：按V/πD計算得。

3.2.2 珩磨工具的選擇。珩磨工序的主要目的是要將孔的直線度校正在0.005mm以內，特別是粗珩工序，所以在選用珩磨桿和珩磨油石時要考慮哪種尺寸對修正直線度更有利，并且對其他因素影響最小。

首先根據經驗選用了廠家現有的珩磨桿，比孔長要短20%左右，在加工過程中無法充分校正直線度，根據相關資料介紹，對于加工細長孔的珩磨桿理論上選用比孔長約50%左右，修正直線度的效果比較明顯，但喇叭口現象較嚴重，根據試驗，直線度可由原來的2～3μm提高到0.5μm以內，但錐度可達5μm左右，經過大量實踐，確定珩磨桿長度為孔長的120%左右最為合理，這樣珩出的零件直線度和錐度都控制得比較好，直線度要在0.5～1μm，錐度在1～2μm之間。

3.2.3 研磨工具的選擇。通過對珩磨工具的改進，發現直線度已得到很好的保證，但還需要來修正孔的錐度，這主要靠研磨來保證，除了研磨工人的經驗外，研磨工具選用是否合適將對零件加工起到非常重要的作用，而且是可控的。

在試制過程中，采用了長、短研磨器配合使用的方法，保證了直線度但對錐度的修復比較困難，所以研磨器的改進應該是一個突破口。研磨器的長度對加工影響很大，試驗中采用加長研磨器，孔的直線度保持最好，采用短研磨器能較好修復喇叭口，專門設計制造了加長研磨器，約為孔長的120%，達到了對孔直線度的修復和保持作用，但對錐度作用不大，而太短的研磨器會破壞直線度。通過大量試驗，得出研磨器長度為孔長的90%是最理想的研磨器長度。同時，根據經驗，但在實踐生產中要保證0.5μm以內的錐度效果仍不理想，通過實踐得出，研磨器本身的錐度對加工影響也較大，所以在加工過程中修整研磨器是必不可少的。在加工前，要求用外圓研磨器修整研磨器，控制在加工前研磨器的錐度修復到0.3～0.5μm，通過這種方法，錐度得到較大的改善。

4 結語

通過上述技術的應用，滑閥類產品細長孔加工技術得到了極大的提高，一次提交合格率已能基本保證在90%以上，而且完善了工藝，并使類似零件工藝標準化。

滑閥類零件作為公司外貿轉包的一項主打產品，關系到外貿發展，而圓柱度的問題始終是滑閥類零件的一大難點，隨時面臨著新的挑戰。目前轉包滑閥類零件的加工難度也在增加，孔徑比接近1∶20的零件正在增加。因此，仍需要不斷提高我們的加工水平，進行更多的技術攻關，使精密滑閥類零件加工成為紅林的一個主要

品牌。

作者簡介：廖翔（1978-），女，湖南漣源人，貴州紅林機械有限公司機械工程師，研究方向：精密液壓滑閥類零件的加工工藝。

（責任編輯：黃銀芳）