关于液压阀阀孔加工工艺的分析与探讨

2018-05-23杨晓东王纪来崔灵敏

科技与创新 2018年10期

杨晓东，陈刚，王纪来，崔灵敏

（山西航天清华装备有限责任公司，山西长治 046012）

精密阀件的阀孔是指与阀芯有一定的配合要求的高精度孔，一直以来，液压阀孔加工是精密液压阀加工中的重点、难点，直接影响液压阀的性能及使用寿命。阀孔的加工要求主要有尺寸精度、形位公差、表面粗糙度等。阀孔与阀芯为间隙配合，间隙越大，阀件的泄漏量越大，理论上阀孔阀芯的配合间隙越小越好，高精度的阀件其配合间隙高达0.006～0.01 mm。但阀孔与阀芯的加工中几何误差不可避免，且在使用过程中，受工作介质温度影响零件热膨胀，间隙过小易造成卡滞等故障。因此，不同作用阀件的设计往往会选择一个较合理的间隙。

以往，控制阀孔阀芯的配合间隙多采用配磨、人工配研的方法，介于该方法效率低下，且通用性差，批量生产的阀件已很少使用。目前，阀孔加工多已实现机床加工保证，也对阀孔的加工精度有了更高的要求。一般情况下，精密配合的阀孔尺寸精度0.01 mm以内，圆度0.005 mm以内，圆柱度0.01 mm以内。为了保证良好的使用性能，防止阀芯阀孔高频次相对运动后磨损过快，一般而言，阀孔的粗糙度要求为Ra0.4以上。

1 传统阀孔的加工工艺分析

经过多年精密阀件的生产经验，不断摸索与创新，当前传统阀孔加工工艺流程为钻→粗镗→半精镗→精铰→珩磨（研磨）。

1.1 钻工序

钻工序用于实心毛坯的阀孔粗加工，钻出底孔，一般选用小于阀孔直径1～2 mm的钻头打孔。在数控铣镗设备上加工时，一般选用硬质合金减震钻头，相比于普通的高速钢麻花钻，加工效率更高、稳定性更好。

1.2 粗镗工序

粗镗工序在底孔与阀孔孔径相差过大时进行，粗镗是将底孔扩大，去掉大部分的加工余量。粗镗刀具一般选用双刃镗刀，以保证更高的加工效率。对于孔深过大的通孔阀孔，可从阀孔两段对接加工，以避免切深过大，刀杆悬空过长出现让刀现象，影响孔的几何精度，粗镗完成后，一般留余量1 mm左右。

1.3 半精镗工具

半精镗加工一般选用减震镗刀，在阀孔的一端进刀，一次加工成型（阀孔过深时需定制加长刀具）。半精镗加工是为修正前道工序产生的直线度误差，应于前道工序的加工间隔一段时间，让前道工序加工产生的应力充分释放，加工完成后留余量0.2～0.3 mm。

1.4 精镗工序

精镗工序是整个加工流程中重要的一环，加工刀具一般选用加长减震单刃精镗刀。精镗工序可以很好地修正阀孔的直线度误差，加工后可达到较好的直线度和表面粗糙度。综合考虑精镗的效率及后续加工中铰刀的损耗（精铰刀刀刃锋利，磨损快），精镗后留余量0.05～0.1 mm。此外，精镗加工尺寸精度高，加工过程中需不断观察镗刀刃部的磨损，对加工程序进行刀损修正。

1.5 铰孔

铰孔中，一般选用带导向作用的单刃精铰刀，在精镗的基础上对阀孔的圆度误差进行修正，可实现较高的圆柱度，一般精铰加工完成圆柱度可达到0.015 mm以上，精铰后阀孔留余量0.02～0.035 mm。在加工一些特殊要求的台阶阀孔时，根据阀孔特征，设计成型铰刀，可实现较好的加工效果。

1.6 珩磨内孔

珩磨加工为阀孔最终的光整加工，是对阀孔的圆柱度及表面粗糙度进行修正，以获得阀芯阀孔最终的配合间隙要求。目前，珩磨内孔加工将阀孔的圆柱度最高提高10倍，即圆柱度为0.02 mm的阀孔，珩磨后圆柱度最高可达0.002 mm左右。在各道工序能有效保证精度的前提下，珩磨完的阀孔圆柱度约为0.002～0.003 mm，表面可达Ra0.2，较好地实现了设计指标。

2 阀孔加工新技术新工艺

2.1 新型研磨技术

当前，行业里主流的珩磨设备磨具采用金刚石油石安装在珩磨杆珩磨头上，珩磨头受径向涨紧力，逐步磨削阀孔余量。浮动的磨削过程对孔径的尺寸不易把握，需要每次加工后进行测量，不断修正，一般会在设备上加装在线测量系统。近年来，随着科技的发展，出现了刚性珩磨，定尺寸，粗珩磨到精珩磨由2～4把珩磨刀具完成，一次加工至目标尺寸。新珩磨方法具有很好的尺寸一致性，提高阀芯阀孔的批次互换性，是未来阀孔类高精度孔加工的主要发展方向之一。

2.2 阀孔成型刀具加工

当前，越来越多的阀采用了插装式结构，特别是在一些集成阀块中多有采用。插装阀阀孔呈阶梯状，各孔的作用不同，因此，各孔孔径不同，尺寸及形位公差精度也不同。采用传统的阀孔加工方法效率很低，且不易保证质量稳定性。针对该类阀孔，建议采用成型刀具加工，一般成型刀具分粗、精两把刀具，成型刀为阶梯状，与阀孔一致，粗成型刀将阀孔的底孔加工至单边余量0.3 mm，精成型刀将阀孔加工至设计要求尺寸，满足设计的精度要求及粗糙度要求。成型刀加工为匹配加工，一孔一刀，不可互换，一般插装阀厂家可设计定制专用的成型刀具。

2.3 滚压加工

阀孔滚压加工也越来越多地应用于阀孔的最终成形加工。滚压是将高硬度且光滑的滚压头与阀孔内表面接触，通过挤压使阀孔表面发生微量塑性变形后达到加工需求的一种加工方法。滚压加工后，阀孔表面粗糙度可达Ra0.4～Ra0.2，且加工后表面的耐磨性及抗疲劳强度也得到一定加强。经过多次试验，一般的小孔径阀孔建议滚压过盈量在0.036 mm以内。