精加工液壓件閥孔中的金剛石鉸刀的應用探究

前言
　　起重機對于吊臂伸縮以及變幅、轉臺的來回旋轉和吊臂吊重的升起均是通過起重機的上車組合操縱閥門來實現的，其是對起重機具有重要意義的液壓元件。一般情況下起重機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容以及對其技術上的要求如下：主孔的直徑公差要控制在0.005mm之內，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，從其各項參數的數值可以看出，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中質量能夠得到保證，且產品合格率能夠保障，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、以及珩磨等傳統技術已經不能夠有效的滿足該種閥體主孔在實際生產中的需求，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量。
　　二、金剛石鉸刀所具有的技術特點
　　金剛體鉸刀基本體所采用的是金屬鋼，細小的金剛石顆粒通過金屬結合劑（如鈷、鎳、銅等）并運用電鍍原理勻稱、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的切削原理非常的相似，但是兩者的運動形式卻是完全不同。金剛石鉸刀在進行鉸削的時候，通過鉸刀前端切削堆上的金剛石顆粒與孔壁進行重疊性的接觸，產生相互的干涉，從而利用金剛石顆粒將孔壁上的干涉點除去。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。當鉸刀的校準部分進入孔件進行加工時，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量和精度得到有效的保證。
　　金剛石鉸刀在進行切削的過程中，利用切削液對孔體進行沖刷，并通過刀具的旋轉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被切屑所磨蝕掉，金剛石晶體前面的凹坑會進一步的加深，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行蝕除的同時，由于所受到的擠壓作用，粘接性的材料會向后方產生推移，甚至會使得晶體的支撐作用得到加強。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，每把刀平均可以加工1萬至3萬個零件，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行加工
　　1.確定加工工藝
　　在對內孔進行精加工的最后一道工序就是金剛石鉸刀鉸削加工，所加工出的鉸孔質量的高低會受到前邊加工程序質量好壞的影響。因此，進行鉸刀加工的孔件會對前邊加工所產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，具有良好的余量一致性；在進行機絞時，孔與端面的垂直度要求為0.1mm。
　　考慮到閥體主孔在技術上的要求以及金剛石鉸刀生產的技術特點和其使用方法，通過反復的實驗，總結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、擴大孔距并除粗、精鏜主孔并挖槽除粗、精鏜端口進行調頭平端面并挖槽除粗、金剛石鉸刀。
　　2.選擇鉸刀參數
　　金剛石鉸刀分為四部分，即前導向部分、切削部分、后導向部分以及柄部。通常情況下鉸刀的前導向部分長度為孔徑的1-1.5倍，后導向部分長度與孔徑相同。
　　在對閥體主孔這類深孔進行加工時，鉸刀所切削的部分長度應該和被加工件的孔長一致。粗絞時，切削錐參數設置為a3+b10；精絞時，切削錐參數設置為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，在對冷卻槽進行設計時，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，對確保高精度內孔質量至關重要。下表為用金剛石鉸刀對上車組合操縱閥體主孔進行加工時的鉸削余量分配表。
　　4.鉸孔時的冷卻
　　由于金剛石鉸刀在加工孔件過程中所產生的熱量很難散發出去，因此需要對切削過程進行冷卻。在對閥體進行切削時，應采用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的速度進行供應；經過海綿、銅絲網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
　　為了確保所加工的零件表面質量最佳，并能能夠滿足形位公差的要求，刀具應該有一個最佳的刀削速度。以Φ22金剛石鉸刀為例，鉸削參數建議設置為：轉速80-120r/min，進到量0.30min/r。
　　四、結束語
　　金剛石鉸刀因其對高精度深孔加工的零部件質量有所保證，已經被廣泛的應用在液壓元件主閥孔的加工過程中。據有關專家預測，在21世紀，金剛石鉸刀將得到全面的應用，因此應對金剛石鉸刀進行更加深入、透徹的研究與分析。