液壓閥塊數控加工工藝的實踐探析

陳文升

(廣東省佛山職業技術學院，廣東 佛山 528137)

1 液壓閥塊的工藝

液壓閥塊的材料根據耐壓性能可以選擇多種，比如鋁合金、段鑄鐵、鋼件結構，如果對壓力選擇非常高，則可以選擇鍛鋼。為了安裝、連通各種閥門和油路，該部件一般為六面體，在各個面上分布不同樣式的孔，這里進行簡單分析。(1)安裝孔：安裝孔的主要作用是將閥塊固定在液壓系統之上，同時在閥塊上安裝不同滑閥、蓋板。在實際操作當中其實加工方式很簡單，型號多為M5～M16，公制螺紋孔。加工的時候只需要注意攻絲過程中絲錐折斷的風險。為降低該風險，因此選擇柔性刀柄、擠壓絲錐來加工可以避免被折斷的風險。擠壓絲錐不需要排屑，而且加工質量很好，但是底孔精度方面有要求。(2)接口孔：油口孔和管接頭孔的主要作用是連接P口、T口油路。在孔口位置要求使用管螺紋，方便與油管連接。如果油口沒有螺紋，在孔口端面常常以O形圈來進行密封，因此在加工的過程中對孔口位置粗糙程度有一定要求。在加工完成之后運輸、清洗、去毛刺的過程中要非常小心，避免劃傷以及影響密封性能。(3)工藝孔：為了將兩個孔連通，需要在側面打一個孔將其連接起來，使用NPT螺堵、球堵等堵住該孔。而NPT螺孔加工的時候要注意攻絲深度，與NPT堵頭配做來更好完成后續施工，避免螺堵擰入過深，或者是太淺。(4)插裝孔：插裝孔因為拆卸方便和維護簡單，在單向閥、減壓閥、溢流閥等設備當中都有使用，在使用過程中只需要將對應的插裝閥按照規定的扭矩旋入到閥塊上對應的安裝孔當中就可以完成安裝。但是為了保證穿插閥孔的各個孔軸度相同，因此與之相關的臺階孔、螺紋孔、密封面等都會使用成型鉸刀來完成最后面的精加工。在實際加工當中，為了實現通流的需要則都會設置交叉孔，但是如果在工藝設計上存在問題，工藝安排不夠合理就會導致鉸刀運行軌跡不對、排屑困難，進而影響到整個孔壁的粗糙度、圓度等，是整個閥塊加工的難點[1]。

在上述內容當中，基本上闡述了閥塊加工的難點環節。在傳統工藝中，傳統的設計線路是下料、熱處理、初銑與粗磨、數控加工、精磨、去毛刺、表面處理。傳統工藝環節簡單笨拙，加工工序多；目前數控銑削工藝得到了快速發展，已經能替代傳統的工藝，具體工藝步驟是：下料、熱處理、數控加工、去毛刺、表面處理。該工藝路線能夠充分使用加工中心工序集中的優勢來完成加工，減少加工工序的同時也提高了加工的效率。

2 對液壓閥塊設計加工的認識

在液壓閥塊設計加工當中盡量減少油路，以及深孔、斜孔、工藝孔等。閥塊當中的孔徑與流量需要盡可能匹配，尤其要注意在相貫通的孔位置需要保證足夠的通流面積，注意進出油口的方向、位置，而且應該與系統總體布置、管道連接方式相匹配，考慮安裝操作的工藝性，設計元件的時候需要考慮垂直、水平安裝元件，必須考慮安裝符合各項要求。工作當中需要調節的元件在設計加工的時候需要觀察操作的方便性，在系統當中溢流閥、調速閥等元件可以設計在方便操作的位置，而且進場檢修關鍵元件則應該處于閥塊的上方、外側，方便拆卸，在閥塊的設置當中要有足夠的測壓點來供閥塊調節使用。

3 液壓閥塊數控加工的關鍵技術

3.1 交叉孔加工

為完成各種油路的通流則需要設置交叉孔，也叫做工藝孔，在液壓閥塊上用正交、斜交的方式存在[2]。如果在加工的時候的對正交交叉孔進行加工，鉆頭在遇到這種情況的時候會遇到鉆出、重新定心等相關問題，鉆頭受力為對稱受力，在加工中注意排屑、冷卻兩方面的問題即可。在實際操作的過程中一般可以選擇使用較短鉆頭鉆過交叉孔，之后選擇較長的鉆頭來往下鉆，保證孔呈直線。但是部分客戶對這一個方面有特殊要求，比如在閥塊外部的尺寸和油管接口方面，設計的時候很容易斜交。面對這種情況需要工藝員進行合理編排加工，從而避免刀具因為斜交的出現而鉆頭被帶偏，出現鉆頭折斷、孔歪斜的情況。一般可以遵循以下幾個原則：(1)先深孔后淺孔，因為加工深孔的鉆頭比較長，而刀具缺乏剛性，因此可以優先選擇對細長的孔徑加工，之后再選擇剛性比較好的短鉆頭來加工交叉空位置，就可以避免出現鉆孔折斷等情況。如果孔長度超出一般孔，則使用短鉆來引導，保持孔呈直線。(2)先插裝孔、后油路孔，插裝閥對插裝孔有一定的要求，孔壁粗糙度要求也比較高，在這種情況下保證與O形圈之間形成密封。如果先加工插裝孔側面的流通孔會遇到受力不平衡的問題，鉆頭容易被帶偏導致加工余量不均勻，進而影響到表面的粗糙度。因為交叉孔的存在排屑不能順利進行。在這種情況下加工的時候都需要先加工插裝孔，再進行流通孔的加工。

3.2 螺紋插裝孔

螺紋插裝孔各個階梯孔與插裝閥的O形圈之間的配合對精度提出了要求，因此在加工的時候應優先加工插裝孔，之后再加工交叉孔。這樣的加工方式可以避免加工的時候交叉孔造成的不利影響。部分特殊環境下，存在先加工插裝孔則非正交的交叉孔加工必然出現折斷現象，則選擇后加工插裝孔。出現這種問題也可以選擇U鉆來解決，不平衡交叉孔的加工可以使用U鉆粗鉆，得到一個粗糙度較高的孔，之后使用成型鉆、成型鉸刀來進行精加工。使用U鉆應該是處于冷卻環境下，否則排屑難度增加，甚至會毀壞U鉆。在使用成型鉸刀的時候隨著加工的深入，切削力也會不斷上升，在編程的時候則需要進行分段式加工來降低進給量和轉速，從而克服越來越大的切削力[3]。

3.3 斜孔加工

在設計閥塊的時候為減少閥塊工藝，往往通過斜孔來連通不同的流道，這給加工增加了難度。為保證斜孔的加工精度，一般可以選擇夾具來保證精度，另外一種就是使用多軸加工技術來進行斜孔加工。這里簡單分析這種加工技術的要點：可以一把刀加工多個工件來減少換刀的時間。在加工刀具、加工工藝方面，U鉆具備良好的加工效率、加工工藝，可以直接在斜面上加工。如果直徑大于10 mm斜孔的加工應該優先選擇U鉆加工。如果較小的孔則按照普通加工方式進行，先使用平底鉆進行平底加工，之后在平底孔的面上使用中心鉆定位給加工，最后使用麻花鉆鉆出斜孔。

4 結語

通過對液壓閥塊的分析可以知道在加工工藝當中，難點與重點均是交叉孔和螺紋孔的加工。制造技術在當前的發展突飛猛進，數控加工技術目前已經非常成熟，加工也不是很復雜。因此可以在設計方面下功夫，合理降低加工難度。