精加工液压件阀孔中的金刚石铰刀的应用探究:金刚石铰刀

　　【摘 要】为了能够使液压件阀孔加工度达到高精度，人们往往采用金刚石铰刀具，因其具有对孔件加工精度高、加工效率高，且加工的孔件表面光滑度高、使用寿命长的特点。文章通过对起重机用上车组合操纵阀阀门主孔的高精度加工的简单介绍，突出显示了金刚石铰刀所具有的技术特点以及液压零件高精度深孔加工中金刚石铰刀的运用。
　　【关键词】高精度深孔加工，液压产品，金刚石铰刀
　　一、前言
　　起重机对于吊臂伸缩以及变幅、转台的来回旋转和吊臂吊重的升起均是通过起重机的上车组合操纵阀门来实现的，其是对起重机具有重要意义的液压元件。一般情况下起重机的操纵阀阀体主孔和阀杆之间的间隙仅为0.005-0.008mm之间，为了能够满足阀体主孔和阀杆之间距离的要求，对所采用的配合零件尤其是对阀体主孔的加工精度要求都很高。以上车组合操纵阀QYZ25/20A（统型阀为8吨）位例，其伸缩片阀体所选用的材料为QT500-5，对于主孔所需要加工的内容以及对其技术上的要求如下：主孔的直径公差要控制在0.005mm之内，圆柱度为0.004mm，表面的粗糙度为Ra0.2?m,阀体主孔长径值为10，从其各项参数的数值可以看出，该阀体主孔属于典型的精密深孔加工。为了确保阀体主孔在大批量生产中质量能够得到保证，且产品合格率能够保障，对于加工中所采用的刀具就显得尤为重要。人们在精加工中所使用的精镗、研磨、以及珩磨等传统技术已经不能够有效的满足该种阀体主孔在实际生产中的需求，而金刚石因其对孔件加工精度高、加工效率高，且其所加工的孔件表面度光滑、使用寿命长，在对阀体主孔进行铰削加工中使用金刚石铰刀，能够有效确保所加工零件的精度和质量。
　　二、金刚石铰刀所具有的技术特点
　　金刚体铰刀基本体所采用的是金属钢，细小的金刚石颗粒通过金属结合剂（如钴、镍、铜等）并运用电镀原理匀称、牢固的附在基体上，然后通过一定程度的修磨而制作形成了金刚石铰刀。金刚石铰刀所附有的金刚石颗粒顶端整齐，并且微刃性、匀称性以及等高性均良好。
　　金刚石铰刀与珩磨加工技术的切削原理非常的相似，但是两者的运动形式却是完全不同。金刚石铰刀在进行铰削的时候，通过铰刀前端切削堆上的金刚石颗粒与孔壁进行重叠性的接触，产生相互的干涉，从而利用金刚石颗粒将孔壁上的干涉点除去。在微刃的微切削和等高切削的作用下，所加工孔件的表面残留高度非常微小。当铰刀的校准部分进入孔件进行加工时，通过微刃的摩擦、滑挤以及抛光的作用，将孔件表面的凸起部分碾平，从而使得加工孔件的表面质量和精度得到有效的保证。
　　金刚石铰刀在进行切削的过程中，利用切削液对孔体进行冲刷，并通过刀具的旋转将藏于金刚石颗粒之间的切屑从孔体中分离出来。在切削的过程中，铰刀上的部分粘接性材料会被切屑所磨蚀掉，金刚石晶体前面的凹坑会进一步的加深，而这一过程中对于晶体后面的蚀除量确很少；切屑在对晶体前面的粘接性材料进行蚀除的同时，由于所受到的挤压作用，粘接性的材料会向后方产生推移，甚至会使得晶体的支撑作用得到加强。正是由于金刚石铰刀具有以上特性，才使得铰刀上的金刚石颗粒能够长久的附在基体上不掉落，延长铰刀的使用寿命。
　　采用金刚石铰刀所加工的孔件尺寸分散度及小，几何精度可以达到0.002mm，表面粗糙度在0.16-0.32?m之间；在用金刚石铰刀加工阀体主孔时，每把刀平均可以加工1万至3万个零件，其刀具使用寿命的增长使得零件的加工成本降低，生产效率得到提高。
　　三、利用金刚石铰刀对上车组合操纵阀的阀体主孔进行加工
　　1.确定加工工艺
　　在对内孔进行精加工的最后一道工序就是金刚石铰刀铰削加工，所加工出的铰孔质量的高低会受到前边加工程序质量好坏的影响。因此，进行铰刀加工的孔件会对前边加工所产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：几何精度要求在0.003-0.007mm之间，粗糙度为2.5?m，尺寸分散度要在0.007mm以内，具有良好的余量一致性；在进行机绞时，孔与端面的垂直度要求为0.1mm。
　　考虑到阀体主孔在技术上的要求以及金刚石铰刀生产的技术特点和其使用方法，通过反复的实验，总结出阀体主孔的加工工艺流程。其工艺流程为：平整所加工零件端面、打中心孔并钻孔、扩大孔距并除粗、精镗主孔并挖槽除粗、精镗端口进行调头平端面并挖槽除粗、金刚石铰刀。
　　2.选择铰刀参数
　　金刚石铰刀分为四部分，即前导向部分、切削部分、后导向部分以及柄部。通常情况下铰刀的前导向部分长度为孔径的1-1.5倍，后导向部分长度与孔径相同。
　　在对阀体主孔这类深孔进行加工时，铰刀所切削的部分长度应该和被加工件的孔长一致。粗绞时，切削锥参数设置为a3+b10；精绞时，切削锥参数设置为a3+b(1-5)，并且前后两处要一致。切削锥的总长度一般为切削部分总长度的六分之一。
　　以Φ22金刚石铰刀为例，在对冷却槽进行设计时，考虑到冷却液流通性、冷却效果以及铰刀的刚性和寿命，通常开5mm＊3mm的螺旋槽最为合适。
　　3.如何分配加工余量
　　对加工余量能否合理分配，对确保高精度内孔质量至关重要。下表为用金刚石铰刀对上车组合操纵阀体主孔进行加工时的铰削余量分配表。
　　4.铰孔时的冷却
　　由于金刚石铰刀在加工孔件过程中所产生的热量很难散发出去，因此需要对切削过程进行冷却。在对阀体进行切削时，应采用90%的煤油溶入10%的硫化切削液或则全部采用煤油作为冷却液。切削液以5-15L/min的速度进行供应；经过海绵、铜丝网等过滤过的冷却液可以延长铰刀的使用寿命。
　　5.选择铰刀参数
　　为了确保所加工的零件表面质量最佳，并能能够满足形位公差的要求，刀具应该有一个最佳的刀削速度。以Φ22金刚石铰刀为例，铰削参数建议设置为：转速80-120r/min，进到量0.30min/r。
　　四、结束语
　　金刚石铰刀因其对高精度深孔加工的零部件质量有所保证，已经被广泛的应用在液压元件主阀孔的加工过程中。据有关专家预测，在21世纪，金刚石铰刀将得到全面的应用，因此应对金刚石铰刀进行更加深入、透彻的研究与分析。
　　参考文献
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