一种精密阀孔的高效加工方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及机械加工技术领域，具体涉及一种精密阀孔的高效加工方法。
【背景技术】
[0002] 加工如图1所示的阀体上的精密阀孔时，阀体的材料为铸铁HT250,精密阀孔孔 径为Φ10·3+°·°27,同轴度要求为Φ0·025πιπι，圆柱度要求为Φ0·02πιπι，表面粗糙度Ra值为 0. 8μπι。从技术要求可以看出：此阀体零件是要求较高的孔系加工、形状公差和表面粗糙 度较要求高，其Φ10. 3+α°27孔深90. 5mm，是典型的精密小深孔产品。因Φ10. 3+°·°27孔是 深盲孔，传统高效的钢球挤压加工方法不适合用于此盲孔加工，又该孔表面粗糙度Ra值为 0. 8μm，精加工必须采用精密磨削或研磨加工。盲孔加工的缺陷是加工孔的刀具不能全部 通过孔，受加工孔径大小和深度限制，加工该孔的刀杆是属细长轴，所以加工过程孔容易产 生变形，主要表现在内孔径向变形和轴向的产生锥度和椭圆度，质量不易保证。
[0003] 现有加工方式为普通车床加工，具体加工工艺为：钻孔一扩孔一锪孔一铰孔一研 磨（或精密磨削）等工序完成此孔的加工。传统加工工艺中影响孔加工质量加工效充的因 素主要是孔铰削加工和研磨加工，在铰削过程中有诸多因素会对切削时出现的孔口扩张、 孔径不稳定等情况产生影响，铰孔产生不利影响的因素的几项内容：①保证夹具与设备旋 转的同轴度，并控制在0. 01mm以内；②保证刀杆同轴度，并控制在0. 01mm以内；③保证零 件毛坯，选择毛坯余量均匀，无铸造缺陷的试件并优化加工切削用量参数，但用研磨（或精 密磨削）加工仍存在以下几个问题：
[0004] 1)产品合格率低，因孔较深，研磨工装切入时，夹具会发生震动，孔口 10~20mm处 出现喇叭口，孔壁表面粗糙度达不到要求，一些零件表面留有划痕；且孔径尺寸不稳定，孔 径不稳定的范围在0. 04mm左右，这个范围已经超出了零件的精度所规定要求；
[0005] 2)加工周期长、效率低，精加工采用研磨工艺方法，每件研磨时间约1小时，不适 用大批量的汽车产品生产；
[0006] 3)加工成本高，研磨工序研磨套消耗大，铰孔时因零件旋转中心与刀具中心存在 误差，使铰出的孔精度不易控制，只有加大研磨量，使成本进一步增加。
[0007] 综上，传统加工工艺来加工如图1所述的阀体上的精密阀孔时存在工序长、劳动 强度大、废品率高和成本高等缺点。加工过程中，虽然部分产品能保证孔的尺寸精度、位置 精度及表面质量中的表面粗糙度的要求，但表面质量中的表面的物理、机械性能并没有得 到很好的保证，而这一点对承受摩擦的零件的使用寿命影响很大。
【发明内容】
[0008] 为了解决上述技术问题，本发明旨在提供一种精密阀孔的高效加工方法，以解决 传统加工工艺在加工精密阀孔时所存在的精度达不到要求、产品合格率低、加工周期长、效 率低、劳动强度大、废品率高以及加工成本高等问题。
[0009] 本发明是通过如下技术方案予以实现的：
[0010] -种精密阀孔的高效加工方法，该方法包括以下步骤：
[0011] (a)钻孔：用Φ9. 5mm的钻头在阀体上钻出精密阀孔，精密阀孔的孔深为 90. 5±0. 07mm；
[0012] (b)扩孔：用Φ9. 7mm平底钻扩孔，扩孔后精密阀孔的孔深为90. 5 ±0. 07mm;
[0013] (c)粗铰孔：用粗铰刀加工孔至Φ9. 98mm，加工过程采用煤油冷却，切削用量V= 6m/min、f= 0· 7mm/n、车专速为 300r/min;
[0014] (d)精铰孔：用精铰刀加工孔至Φ10mm，加工过程采用煤油冷却，切削用量V= 4m/min、f= 0· 5mm/n、车专速为 200r/min;
[0015] (e)无刃铰挤挤削孔：采用若干组无刃铰挤刀依次加工精密阀孔，加工时无刃铰 挤刀的外径逐级增大；
[0016] (f)挤削孔后钻头反转退出并测量孔径，确保加工质量。
[0017] 所述步骤（e)具体为：将无刃铰挤刀装在浮动夹头内进行加工，加工切削用量V= 2m/min、f=Omm/n、转速为 100r/min，煤油冷却。
[0018] 所述无刃铰挤刀按尺寸精度分为三组：φ10.325 一组、ΦΚΟΙ?'.?5 一组、 Φ10.305一组，按挤压余量为〇· 〇15~〇·02的原则选取使用。
[0019]所述粗铰刀由刀柄A和钻头A组成，钻头A材料为50W6M05G4V2A1、硬度为HRC63~ 66,刀柄A材料为40Cr、硬度为HRC30~45 ;钻头A切削刃齿数Z=3,螺旋角ω=10°， 切削前角5°、后角10°、倒锥长4mm、刃带宽0.6mm;导向锥后角12° ;钻头Α对刀柄Α中 心跳动量彡0.01。
[0020] 所述精铰刀由刀柄B和钻头B组成，钻头B材料为53W6M05G4V2A1、硬度为HRC63~ 66,刀柄B材料为40Cr、硬度为HRC30~45 ;钻头B切削刃齿数Z= 6,螺旋角ω= 30°， 切削前角3°、后角10°、刃带宽0.1mm~0.15mm;导向锥后角12° ;钻头Β外径尺寸比精 密阀孔的最终尺寸小〇. 02~0. 0. 3mm。
[0021] 所述无刃铰挤刀采用焊接结构，钻头C上的切削刃材料为硬质合金YG6材料、硬度 为HRC58~62,刀柄C材料为40Cr、硬度为HRC40~46 ;钻头C的切削刃齿数Z= 6,螺旋 角ω= 0°，切削前角〇°、后角〇°、前导向锥角2°、后导向角3° ;
[0022] 切削刃外径尺寸按精密阀孔的最终尺寸分为三档，分别为：比精密阀孔理论最大 尺寸小0. 005mm、比中间尺寸小0. 005mm、比最小理论尺寸大0. 005mm，钻头C的表面粗糙度 Ra值为0. 1μm，导向部份的表面粗糙度Ra值为0. 2μm。
[0023] 无刃铰挤刀的过渡刃和校准部分前后角的圆弧形状，采用金刚石和细粒度油石手 工修制，做到圆滑过渡，然后再用金刚石研磨膏研磨；校准部分磨外圆时，要留有0.005~ 0. 007mm的余量。
[0024] 本发明的有益效果是：
[0025] 与现有技术相比，本发明提供的精密阀孔的高效加工方法具有以下优点：
[0026]1)大幅增长了产品的使用寿命，精密阀孔在精铰后进行挤压加工，其表面粗糙度、 表面硬度、尺寸精度都有明显提高，因为该孔在被挤压时，通过纵向进给对工件表面施加一 定的挤压力，可使表层金属产生相应的塑性变形；再通过刀具或工件旋转，迫使工件铰孔后 残留的刀痕波峰在自变形的同时将凸起材料挤向前方的波谷内，从而降低刀痕波峰与波谷 的高度差，达到降低表面粗糙度的目的。
[0027] 2)另一方面在挤压时，挤压孔表面发生两种变形：弹性变形和塑性变形，弹生变 形在挤压加工后立即恢复，而塑性变形使孔尺寸增大，并且使孔表面产生轻微的冷作硬化， 获得一定的残余应力，这就改善了孔的表面的物理性能、机械性能，提高了该孔表面的硬度 和耐磨性、延长了产品的使用寿命。
[0028] 3)提高加工效率，用无刃挤刀对孔进行挤压加工是一种无肩加工，替代研磨工序， 显著提高了加工效率，采用研磨加工工艺加工需耗时1小时左右，用挤压加工仅需5分钟。
[0029] 4)提高产品的合格率，挤压加工出的孔的粗糙度达Ra值0. 8~0. 4μπκ椭圆度圆 误差在0. 01~0. 02mm、锥度误差在0. 01~0. 025mm、孔的尺寸精度能控制在0. 01mm以内， 产品的合格率达99 %以上。
【附图说明】
[0030] 图1是需加工阀体的剖视图；
[0031] 图2是加工精密阀孔的粗铰刀结构示意图；
[0032] 图3是图2的A-A剖视图；
[0033] 图4是图2的B-B剖视图；
[0034] 图5是加工精密阀孔的精铰刀结构示意图；
[0035] 图6是图5中刀刃部分剖视图；
[0036] 图7是图6的A-A剖视图；
[0037] 图8是图6的B-B剖视图；
[0038] 图9是加工精密阀孔的无刃铰挤刀结构示意图；
[0039] 图10是图9的A-A剖视图；
[0040] 图中：1-阀体，2-精密阀孔，3-粗铰刀，4-精铰刀，5-无刃铰挤刀，31-刀柄A， 32-钻头A，41-刀柄B，42-钻头B，51-刀柄C，52-钻头C。
【具体实施方式】
[0041] 以下结合附图及实施例对本发明的技术方案作进一步说明，但所要求的保护范围 并不局限于所述；
[0042] 如图1所示，需要在阀体1上加工精密阀孔2时，该精密阀孔2的技术要求为：孔 径为Φ10·3+°·°27,同轴度要求为Φ0·025πιπι，圆柱度要求为Φ0·02πιπι，表面粗糙度Ra值为 0. 8μm〇
[0043] 加工前需要针对精密阀孔2涉及铰刀，具体为：
[0044] 如图2-4所示，粗铰刀3由刀柄A31和钻头A32组成，钻头A32材料为 50W6M05G4V2A1、硬度为HRC63~66,刀柄A31材料为40Cr、硬度为HRC30~45 ;钻头A32切 削刃齿数Z= 3,螺旋角ω= 10°，切削前角5°、后角10°、倒锥长4mm、刃带宽0.6mm;导 向锥后角12° ;钻头A32对刀柄A31中心跳动量彡0.01。
[0045]如图5-8所示，精铰刀4由刀柄B41和钻头B42组成，钻头B42材料为 53W6M05G4V2A1、硬度为HRC63~66,刀柄B41材料为40Cr、硬度为HRC30~45;钻头B42切 削刃齿数Z= 6,螺旋角ω=30°，切削前角3°、后角10°、刃带宽0. 1_~0. 15_;导 向锥后角12°;钻头B42外径尺寸比精密阀孔2的最终尺寸小0. 02~0. 0. 3mm。
[0046] 如图9-