精加工液壓件閥孔中的金剛石鉸刀的應(yīng)用探究

前言
　　起重機(jī)對于吊臂伸縮以及變幅、轉(zhuǎn)臺(tái)的來回旋轉(zhuǎn)和吊臂吊重的升起均是通過起重機(jī)的上車組合操縱閥門來實(shí)現(xiàn)的，其是對起重機(jī)具有重要意義的液壓元件。一般情況下起重機(jī)的操縱閥閥體主孔和閥桿之間的間隙僅為0.005-0.008mm之間，為了能夠滿足閥體主孔和閥桿之間距離的要求，對所采用的配合零件尤其是對閥體主孔的加工精度要求都很高。以上車組合操縱閥QYZ25/20A（統(tǒng)型閥為8噸）位例，其伸縮片閥體所選用的材料為QT500-5，對于主孔所需要加工的內(nèi)容以及對其技術(shù)上的要求如下：主孔的直徑公差要控制在0.005mm之內(nèi)，圓柱度為0.004mm，表面的粗糙度為Ra0.2?m,閥體主孔長徑值為10，從其各項(xiàng)參數(shù)的數(shù)值可以看出，該閥體主孔屬于典型的精密深孔加工。為了確保閥體主孔在大批量生產(chǎn)中質(zhì)量能夠得到保證，且產(chǎn)品合格率能夠保障，對于加工中所采用的刀具就顯得尤為重要。人們在精加工中所使用的精鏜、研磨、以及珩磨等傳統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)不能夠有效的滿足該種閥體主孔在實(shí)際生產(chǎn)中的需求，而金剛石因其對孔件加工精度高、加工效率高，且其所加工的孔件表面度光滑、使用壽命長，在對閥體主孔進(jìn)行鉸削加工中使用金剛石鉸刀，能夠有效確保所加工零件的精度和質(zhì)量。
　　二、金剛石鉸刀所具有的技術(shù)特點(diǎn)
　　金剛體鉸刀基本體所采用的是金屬鋼，細(xì)小的金剛石顆粒通過金屬結(jié)合劑（如鈷、鎳、銅等）并運(yùn)用電鍍原理勻稱、牢固的附在基體上，然后通過一定程度的修磨而制作形成了金剛石鉸刀。金剛石鉸刀所附有的金剛石顆粒頂端整齊，并且微刃性、勻稱性以及等高性均良好。
　　金剛石鉸刀與珩磨加工技術(shù)的切削原理非常的相似，但是兩者的運(yùn)動(dòng)形式卻是完全不同。金剛石鉸刀在進(jìn)行鉸削的時(shí)候，通過鉸刀前端切削堆上的金剛石顆粒與孔壁進(jìn)行重疊性的接觸，產(chǎn)生相互的干涉，從而利用金剛石顆粒將孔壁上的干涉點(diǎn)除去。在微刃的微切削和等高切削的作用下，所加工孔件的表面殘留高度非常微小。當(dāng)鉸刀的校準(zhǔn)部分進(jìn)入孔件進(jìn)行加工時(shí)，通過微刃的摩擦、滑擠以及拋光的作用，將孔件表面的凸起部分碾平，從而使得加工孔件的表面質(zhì)量和精度得到有效的保證。
　　金剛石鉸刀在進(jìn)行切削的過程中，利用切削液對孔體進(jìn)行沖刷，并通過刀具的旋轉(zhuǎn)將藏于金剛石顆粒之間的切屑從孔體中分離出來。在切削的過程中，鉸刀上的部分粘接性材料會(huì)被切屑所磨蝕掉，金剛石晶體前面的凹坑會(huì)進(jìn)一步的加深，而這一過程中對于晶體后面的蝕除量確很少；切屑在對晶體前面的粘接性材料進(jìn)行蝕除的同時(shí)，由于所受到的擠壓作用，粘接性的材料會(huì)向后方產(chǎn)生推移，甚至?xí)沟镁w的支撐作用得到加強(qiáng)。正是由于金剛石鉸刀具有以上特性，才使得鉸刀上的金剛石顆粒能夠長久的附在基體上不掉落，延長鉸刀的使用壽命。
　　采用金剛石鉸刀所加工的孔件尺寸分散度及小，幾何精度可以達(dá)到0.002mm，表面粗糙度在0.16-0.32?m之間；在用金剛石鉸刀加工閥體主孔時(shí)，每把刀平均可以加工1萬至3萬個(gè)零件，其刀具使用壽命的增長使得零件的加工成本降低，生產(chǎn)效率得到提高。
　　三、利用金剛石鉸刀對上車組合操縱閥的閥體主孔進(jìn)行加工
　　1.確定加工工藝
　　在對內(nèi)孔進(jìn)行精加工的最后一道工序就是金剛石鉸刀鉸削加工，所加工出的鉸孔質(zhì)量的高低會(huì)受到前邊加工程序質(zhì)量好壞的影響。因此，進(jìn)行鉸刀加工的孔件會(huì)對前邊加工所產(chǎn)出的孔件在精度和粗糙程度上有一定的要求。一般的要求如下：幾何精度要求在0.003-0.007mm之間，粗糙度為2.5?m，尺寸分散度要在0.007mm以內(nèi)，具有良好的余量一致性；在進(jìn)行機(jī)絞時(shí)，孔與端面的垂直度要求為0.1mm。
　　考慮到閥體主孔在技術(shù)上的要求以及金剛石鉸刀生產(chǎn)的技術(shù)特點(diǎn)和其使用方法，通過反復(fù)的實(shí)驗(yàn)，總結(jié)出閥體主孔的加工工藝流程。其工藝流程為：平整所加工零件端面、打中心孔并鉆孔、擴(kuò)大孔距并除粗、精鏜主孔并挖槽除粗、精鏜端口進(jìn)行調(diào)頭平端面并挖槽除粗、金剛石鉸刀。
　　2.選擇鉸刀參數(shù)
　　金剛石鉸刀分為四部分，即前導(dǎo)向部分、切削部分、后導(dǎo)向部分以及柄部。通常情況下鉸刀的前導(dǎo)向部分長度為孔徑的1-1.5倍，后導(dǎo)向部分長度與孔徑相同。
　　在對閥體主孔這類深孔進(jìn)行加工時(shí)，鉸刀所切削的部分長度應(yīng)該和被加工件的孔長一致。粗絞時(shí)，切削錐參數(shù)設(shè)置為a3+b10；精絞時(shí)，切削錐參數(shù)設(shè)置為a3+b(1-5)，并且前后兩處要一致。切削錐的總長度一般為切削部分總長度的六分之一。
　　以Φ22金剛石鉸刀為例，在對冷卻槽進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，考慮到冷卻液流通性、冷卻效果以及鉸刀的剛性和壽命，通常開5mm＊3mm的螺旋槽最為合適。
　　3.如何分配加工余量
　　對加工余量能否合理分配，對確保高精度內(nèi)孔質(zhì)量至關(guān)重要。下表為用金剛石鉸刀對上車組合操縱閥體主孔進(jìn)行加工時(shí)的鉸削余量分配表。
　　4.鉸孔時(shí)的冷卻
　　由于金剛石鉸刀在加工孔件過程中所產(chǎn)生的熱量很難散發(fā)出去，因此需要對切削過程進(jìn)行冷卻。在對閥體進(jìn)行切削時(shí)，應(yīng)采用90%的煤油溶入10%的硫化切削液或則全部采用煤油作為冷卻液。切削液以5-15L/min的速度進(jìn)行供應(yīng)；經(jīng)過海綿、銅絲網(wǎng)等過濾過的冷卻液可以延長鉸刀的使用壽命。
　　5.選擇鉸刀參數(shù)
　　為了確保所加工的零件表面質(zhì)量最佳，并能能夠滿足形位公差的要求，刀具應(yīng)該有一個(gè)最佳的刀削速度。以Φ22金剛石鉸刀為例，鉸削參數(shù)建議設(shè)置為：轉(zhuǎn)速80-120r/min，進(jìn)到量0.30min/r。
　　四、結(jié)束語
　　金剛石鉸刀因其對高精度深孔加工的零部件質(zhì)量有所保證，已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用在液壓元件主閥孔的加工過程中。據(jù)有關(guān)專家預(yù)測，在21世紀(jì)，金剛石鉸刀將得到全面的應(yīng)用，因此應(yīng)對金剛石鉸刀進(jìn)行更加深入、透徹的研究與分析。