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孔槽加工中毛刺产生工艺研究

摘要:为解决液压控制阀里孔槽加工过程中产生的毛刺对整个产品性能及寿命的影响,该文通过对现有加工工艺进行理论分析,发现导致里孔槽毛刺产生的具体原因,进而设计研发了一种特殊加工工艺方法。通过设计刀具工装卡具,配合球形旋转锉进行车削加工的新思路,从而实现了里槽孔毛刺的有效控制,在保障产品的质量的情况下大大提高了生产效率。
孔槽加工中毛刺产生工艺研究

0引言

在我国的机械加工制造的过程中,会由于加工原因存在一定程度的质量问题,其中就包括了加工零件的毛刺问题。在我国的机械加工制造过程中,加工毛刺问题一直没有得到大众的关注和重视,导致了我国很多的加工质量问题是由于加工毛刺的存在引起的。例如我们在加工井下液压支架设备中的液压阀时,某一个零部件要求的设计倒角为R=0.2,但是在设计的加工中会由于很多的加工因素导致圆角或者是倒角周边存在毛刺。同时目前很多的工程设计人员对毛刺的问题也不是非常重视,很多的技术要求中并没有明确地表示出去毛刺或者是棱边倒钝等技术要求。根据多年的工作经验,加工过程中产生的毛刺问题是一个非常重要的问题,同时加工去毛刺这一步骤也是一项非常重要的加工工艺。在设备液压系统中,如果部件毛刺脱落就会导致液压系统出现滑阀卡死问题,严重地损伤零部件的表面光洁度,造成液压系统的密封受到影响。一旦液压系统的密封受到了损坏,就会直接导致液压支架运行故障,存在严重的安全隐患。因此我们在机械加工的过程中,要对设备的毛刺进行有效处理,既能够有效地保障设备的加工质量和使用寿命,同时还能够有效地保护加工人员以及使用人员不被毛刺划伤。

1.对毛刺问题的重新认识

加工毛刺主要指的是在零部件加工的过程中,在切削设备的作用下,金属零部件产生的剪切方向的滑移和变形等问题,造成了金属材料受到压缩,进而使加工零部件的表面出现一定形式的尖角或者是毛边等。毛刺主要存在于金属部件冷加工过程中。作为零部件加工过程中最为常见的加工现象,毛刺问题是目前我国还没有妥善处理的问题,就连金属切削理论的研究也未能有效地处理这一问题。在加工过程中,毛刺产生的原因不相同,因此导致的毛刺形状也不相同,不同形状的毛刺对于零部件的质量影响也不相同。

2.具体案例分析

此阀锥是液压控制阀中工作口承受压力的主要零件,而宽2.3mm的里孔槽放置的是φ12×1.9橡胶密封圈,起到密封效果,保障液压阀工作口的压力。而在寿命试验中,发现R0.2处存在高点,检查发现是加工工程产生的毛刺,橡胶圈和毛刺的挤压和摩擦造成橡胶圈破损,高压乳化液通过破损部分穿过密封带,致使内部压力降低,这样密封起不到密封效果,液压控制阀性能丧失。因此毛刺的有效深控制,是提高产品使用寿命的关键点。

2.1R0.2圆角处毛刺产生的原因

零件在加工制造过程中,本零件材质为:4Cr13,调质硬度为240HB~260HB。在生产加工过程中,由于本零件里孔槽宽仅有2.3mm,现有工艺采用硬质合金刀和自制刀具2种刀具,但是在实际加工工程中,其不足之处制约了产品大批量生产的质量保障及加工效率,因此选择合适的刀具加工里孔沟槽是本零件能否批量生产的关键。采用硬质合金刀。硬质合金刀具比高速钢刀具切削速度高4~7倍,刀具寿命高5~80倍,可切削50HRC左右的硬质材料。其工作部分就是产生和处理切屑的部分,包括刀刃、使切屑断碎或卷拢的结构、排屑或容储切屑的空间、切削液的通道等结构要素。但硬质合金脆性大,由于本零件里孔小、沟槽深,在此零件加工过程中会造成排屑不顺,导致刀具断裂,增加了生产成本。采用自制刀具。采用自制的材质为高速钢的刀具。但是在切削过程中,由于切削层金属的弹性、塑性变形以及摩擦而产生了大量切削的热。切槽刀在切槽过程中,由于孔径小,既要承受很大的切削力,又要受到高温加热而氧化,使刀具磨损加剧。刀具磨损后,切削刃变钝,所以在起刀点生成粗大而又难以去除的毛刺。在现实加工零件中,发现倒角R0.2处产生了高点,在实际使用中会导致O形圈在高压下被高点切断,影响了产品的寿命。

2.2现有工艺的改进

通过上文我们知道,决定采用特制的球形旋转锉作为控制毛刺的加工刀具。新刀具制作特定的工装卡具,将其固定在数控机床的动力头上,使刀具按照工艺设定要求转速进行毛刺处理。经试验,生产效率提高了30%,刀具成本降低了50%,产品合格率更是达到98%,实现批量生产的预期效果。与原有加工工艺相比,采用球形旋转锉的优点体现在以下几个方面:相比高速钢刀具,球形旋转锉硬度高,耐高温,避免刀具在经过一定量的切削后,刀具磨损变钝的问题,提高了使用寿命长,减少加工过程中对刀具检查及更换的频率,从而提高了生产效率,其比高速钢刀具的耐用度高几十倍。相比硬质合金刀具,球形旋转锉韧性更好,在实际加工过程中,不会产生刀具断裂的问题,在提高效率的前提下保障了生产安全性。对于在加工过程中由于刀具磨损引起的切削高点,采用原有工艺时需要重新换刀,而采取球形旋转锉呈现球状,其周圈分布多个切削刃,当一个切削刃失效后,其余刀刃可以进行正常的加工,等到切削刃全部磨损后再重新磨刀,大大提高了生产效率。

3.结论

毛刺现象既是一个简单的又是一个复杂的问题,在实际工作中,若控制好毛刺的产生,它会提高产品的质量、降低成本,否则,不但影响生产效率的提高、产品质量好坏,还会影响产品的成本。因此在一个在生产过程中需按照一个合理的步骤进行规范生产,使工件的加工效率、对工具的折损、工人的生产加工工时达到一个合理的平衡点形成一个价值的较大化。因此,必须重视象毛刺这样的无足轻重的小问题。

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