一种弱刚性径向多孔系精密阀套稳态加工方法与流程

本发明一种弱刚性径向多孔系精密阀套稳态加工方法，属于机械加工技术领域。

背景技术：

弱刚性精密阀套结构构件尺寸公差、形状公差、位置公差、表面粗糙度等级要求很高。弱刚性径向多孔系精密阀套硬度高，在其精密加工过程中会产生微小毛刺，对于微小毛刺，采用常规机械方法难于去除、效果不好、在不同程度上降低了产品性能。使用常规弱刚性阀套加工方法得到的构件坯料与成品质量比为3.31：1，即大部分材料均被去除，这必然会产生大量机加应力。

现有技术加工方法中存在如下问题

1）弱刚性径向多孔系精密阀套构件壁薄、径向多孔系，则结构刚度不足；材料硬度高、去除量大，则易产生大量的切削应力；调质、渗碳、表面淬火，则会产生大量的热处理应力。这三方面因素叠加，容易导致构件机械加工时失稳；

2）材料硬度高、去除量大、精度高、工序多、加工周期长，容易导致工序累计误差大而超差。如：内孔φ30h8mm与矩形孔（14mm×10mm）相交处会向内孔φ30h8mm方向凹陷，导致内孔φ30h8mm尺寸超差；矩形孔（14mm×10mm）轴向定位尺寸精度不大于0.01mm超差等。

近年来，国内及国外对精密阀套加工方法的研究很多，但对于弱刚性径向多孔系精密阀套稳态加工方法的研究没有提及。

技术实现要素：

本发明为克服现有技术的不足，目的是提供一种弱刚性径向多孔系精密阀套稳态加工方法，能对弱刚性、径向多孔系、精密阀套进行稳态加工，采取多次时效处理去应力，实现对弱刚性径向多孔系精密阀套进行稳态加工的目的。本方法可使弱刚性径向多孔系精密阀套的加工由难变易，因而可使本技术在精密阀套构件的加工中大范围应用。

本发明通过以下技术方案实现：

一种弱刚性径向多孔系精密阀套稳态加工方法，包括以下步骤：

步骤1，粗加工阀套内外圆，粗加工后进行调质处理，改善材料性能；

步骤2，半精加工阀套内外圆，半精加工后进行内圆淬火和深冷时效；

步骤3，粗磨阀套内外圆，粗磨后进行时效处理；

步骤4，去除微小毛刺，采用研磨法去除阀套内孔、外圆的宏观毛刺，采用电解质等离子抛光法，去除阀套内孔、外圆的微观毛刺；

步骤5，线切割矩形孔；

步骤6，精磨内外圆，精磨后去除夹头；

步骤7，精珩内圆；

步骤8，包装入库。

所述步骤4去除微小毛刺包含以下步骤：

1）研磨，使用毛刺打磨机研磨去除阀套内孔、外圆的宏观毛刺，所述毛刺打磨机配备研磨棒进行打磨工作。所述毛刺打磨机的转速小于或等于12000r/min，研磨后去除外廓尺寸大于或等于sφ0.5mm的宏观毛刺等多余物；

2）电解质等离子抛光，采用电解质等离子抛光法，去除阀套内孔、外圆的微观毛刺，处理后去除外廓尺寸小于sφ0.5mm的微观毛刺等多余物。

所述电解质等离子抛光处理过程中，针对内孔处理电压为：300-360v，电流为：50-70a，时间1-2min；针对外圆处理电压为：300-360v，电流为：40-60a，时间1-2min。

所述步骤5线切割矩形孔具体为：在分度头上装夹阀套夹头，数控慢走丝线切割机切割成各矩形孔，保证矩形孔轴向定位尺寸精度小于或等于0.01mm。

所述步骤6精磨内外圆过程中，精磨设备采用具有左砂轮、右砂轮及内孔砂轮的三砂轮结构的精密磨床，左砂轮磨槽及端面，右砂轮磨外圆，内孔砂轮磨内孔。

所述步骤6精磨内外圆过程中，阀套加工通过至少两次装夹完成：

第一次装夹，装夹外圆加工一侧端面及内孔：

使用三爪卡盘夹持阀套外圆，使用左砂轮和内孔砂轮磨削零件一侧端面及精磨内孔；

第二次装夹，涨紧内孔加工另一侧端面及外圆：

以锥度芯轴涨住零件内孔，两顶尖顶正芯轴，磨削零件另一侧端面、外圆及外圆槽，左砂轮磨槽及端面、右砂轮磨外圆。

所述第二次装夹过程中，

针对内孔端面，使用左砂轮进行端面磨削，第一步，粗磨余量0.15-0.25mm，粗磨走刀速度0.07-0.13mm/min；第二步，精磨余量0.03-0.07mm，精磨走刀速度0.03-0.07mm/min；

针对内孔，使用内孔砂轮进行磨削，第一步，粗磨余量0.15-0.22mm，粗磨走刀速度700-900mm/min，粗磨下刀量0.001-0.002mm；第二步，精磨余量0.01-0.03mm，精磨走刀速度700-900mm/min，精磨下刀量0.0003-0.0005mm；

针对外圆，使用右砂轮进行走刀磨削，第一步，粗磨余量0.25-0.30mm，粗磨走刀速度200-400mm/min，粗磨下刀量0.01-0.02mm；第二步，精磨余量0.01-0.03mm，精磨走刀速度100-300mm/min，精磨下刀量0.003-0.007mm；

针对外圆端面，使用左砂轮进行斜切磨削，第一步，粗磨余量0.05-0.15mm，粗磨走刀速度0.05-0.15mm/min；第二步，精磨余量0.01-0.03mm，精磨走刀速度0.03-0.08mm/min；

针对外圆槽，使用左砂轮进行切入磨削，第一步，粗磨余量4-5mm，粗磨走刀速度1-2mm/min；第二步，精磨余量0.03-0.07mm，精磨走刀速度0.3-0.8mm/min。

所述步骤7精珩内圆的过程：在立式内孔精密珩磨机上珩磨阀套内孔，然后检测尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等级，达到内孔最终尺寸和全部技术要求：内圆面圆柱度≤3μm，内圆面表面粗糙度≤ra0.2μm。。

所述珩磨阀套内孔的过程分至少两步进行：

第一步粗珩磨：加工时间80-150s，主轴速度800-890r/m，冲程长度20-40mm，冲程速度110-130spm；

第二步精珩磨：加工时间10-80s，主轴速度900-1100r/m，冲程长度20-40mm，冲程速度200-230spm。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明方法能对弱刚性、径向多孔系、精密阀套进行稳态加工，采取多次时效处理去应力；慢走丝线切割制矩形孔，具有左砂轮、右砂轮及内孔磨头的三砂轮结构的精密磨床磨削内外圆及端面，立式内孔精密珩磨机立式珩磨阀套内孔，研磨去除宏观微小毛刺，电解质等离子抛光可去除微观微小毛刺复合加工措施，实现对弱刚性径向多孔系精密阀套进行稳态加工的目的。

弱刚性径向多孔系精密阀套加工采用本发明后可实现：

1）径向多孔系弱刚性精密阀套内圆面稳态加工；

2）径向多孔系弱刚性精密阀套微小毛刺去除；

3）径向多孔系弱刚性精密阀套内圆面圆柱度≤3μm；

4）径向多孔系弱刚性精密阀套内圆面表面粗糙度≤ra0.2μm；

5）径向多孔系弱刚性精密阀套矩形孔轴向定位精度≤0.01mm。

由于本方法可使弱刚性径向多孔系精密阀套的加工由难变易，因而可使本技术在精密阀套构件的加工中大范围应用。

附图说明

图1为本发明弱刚性径向多孔系精密阀套加工流程示意图；

图2为本发明研磨去毛刺原理示意图；

图3为本发明步骤6第一次装夹阀套加工路线示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步的详细说明，但是本发明的保护范围并不限于这些实施例，凡是不背离本发明构思的改变或等同替代均包括在本发明的保护范围之内。

实施例1

一种弱刚性径向多孔系精密阀套稳态加工方法，包括以下步骤：

步骤1，粗加工阀套内外圆，粗加工后进行调质处理，改善材料性能；

步骤2，半精加工阀套内外圆，去除加工余量，得到比较好的形位公差，为后续精加工做准备，半精加工后进行内圆淬火和深冷时效；所述内圆淬火得到内圆表面淬硬层，深冷时效能够去除机加、热处理、表面处理应力，稳定工件尺寸；

步骤3，粗磨阀套内外圆，半精加工处理，主要为去除加工余量，得到比较好的形位公差，为后续精加工做准备，粗磨后进行时效处理，去除机加应力，进一步稳定工件尺寸；

步骤4，去除微小毛刺，采用研磨法去除阀套内孔、外圆的宏观毛刺，采用电解质等离子抛光法，去除阀套内孔、外圆的微观毛刺；

所述步骤4去除微小毛刺包含以下步骤：

1）研磨，使用毛刺打磨机研磨去除阀套内孔、外圆的宏观毛刺，所述毛刺打磨机的转速小于或等于12000r/min，研磨后去除外廓尺寸大于或等于sφ0.5mm的宏观毛刺、飞边、锐棱、铁锈等多余物。

2）电解质等离子抛光，采用电解质等离子抛光法，去除阀套内孔、外圆的微观毛刺，处理后去除外廓尺寸小于sφ0.5mm的微观毛刺等多余物。

所述电解质等离子抛光处理过程中，针对内孔处理电压为：300-360v，电流为：50-70a，时间1-2min；针对外圆处理电压为：300-360v，电流为：40-60a，时间1-2min。

步骤5，线切割矩形孔；在分度头上装夹阀套右端夹头，数控慢走丝线切割机切割成各矩形孔，保证矩形孔轴向定位尺寸精度小于等于0.01mm，及满足孔尺寸精度、形状精度等其它要求。

步骤6，精磨内外圆，精磨后去除夹头；

所述步骤6精磨内外圆过程中，精磨设备采用具有左砂轮（t1）、右砂轮（t2）及内孔砂轮（t3）的三砂轮结构的精密磨床，左砂轮磨槽及端面，右砂轮磨外圆，内孔砂轮磨内孔。

所述步骤6精磨内外圆过程中，阀套加工通过至少两次装夹完成，阀套加工路线见图3所示，图3中粗线表示阀套加工部位，箭头表示加工路线为：先装夹外圆，加工内孔；再装夹内孔，加工外圆。包括：

第一次装夹，装夹外圆加工一侧端面及内孔：

使用三爪卡盘夹持阀套外圆，使用左砂轮和内孔砂轮磨削零件一侧端面及精磨内孔；

第二次装夹，涨紧内孔加工另一侧端面及外圆：

以锥度芯轴涨住零件内孔，两顶尖顶正芯轴，磨削零件另一侧端面、外圆及外圆槽，左砂轮磨槽及端面、右砂轮磨外圆。

所述第二次装夹过程中，

针对内孔端面，使用左砂轮进行端面磨削。第一步，粗磨余量0.15-0.25mm，粗磨走刀速度0.07-0.13mm/min；第二步，精磨余量0.03-0.07mm，精磨走刀速度0.03-0.07mm/min；

针对内孔，使用内孔砂轮进行磨削。第一步，粗磨余量0.15-0.22mm，粗磨走刀速度700-900mm/min，粗磨下刀量0.001-0.002mm；第二步，精磨余量0.01-0.03mm，精磨走刀速度700-900mm/min，精磨下刀量0.0003-0.0005mm；

针对外圆，使用右砂轮进行走刀磨削。第一步，粗磨余量0.25-0.30mm，粗磨走刀速度200-400mm/min，粗磨下刀量0.01-0.02mm；第二步，精磨余量0.01-0.03mm，精磨走刀速度100-300mm/min，精磨下刀量0.003-0.007mm；

针对外圆端面，使用左砂轮进行斜切磨削。第一步，粗磨余量0.05-0.15mm，粗磨走刀速度0.05-0.15mm/min；第二步，精磨余量0.01-0.03mm，精磨走刀速度0.03-0.08mm/min；

针对外圆槽，使用左砂轮进行切入磨削。第一步，粗磨余量4-5mm，粗磨走刀速度1-2mm/min；第二步，精磨余量0.03-0.07mm，精磨走刀速度0.3-0.8mm/min。

步骤7，精珩内圆；

所述步骤7精珩内圆的过程：在立式内孔精密珩磨机上珩磨阀套内孔，然后采用气动量仪、圆柱度仪等设备检测尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等级，达到内孔最终尺寸和全部技术要求：内圆面圆柱度≤3μm，内圆面表面粗糙度≤ra0.2μm。

所述珩磨阀套内孔的过程分至少两步进行：

第一步粗珩磨：加工时间80-150s，主轴速度800-890r/m，冲程长度20-40mm，冲程速度110-130spm；

第二步精珩磨：加工时间10-80s，主轴速度900-1100r/m，冲程长度20-40mm，冲程速度200-230spm。

步骤8，包装入库。

1）径向多孔系弱刚性精密阀套内圆面稳态加工技术

弱刚性径向多孔系精密阀套为薄壁、径向多孔系结构，则结构刚度不足；材料硬度高、去除量大，则易产生大量的切削应力；调质、渗碳、表面淬火，则会产生大量的热处理应力。这三方面因素叠加，容易导致构件机械加工时失稳。

通过多次时效处理去应力；慢走丝线切割制矩形孔，具有左砂轮、右砂轮及内孔磨头的三砂轮结构的精密磨床磨削内外圆及端面，立式内孔精密珩磨机立式珩磨阀套内孔的方法组合，有效减少切削应力。在以上措施的综合作用下，实现了弱刚性条件下阀套的精密切削，保证了弱刚性径向多孔系精密阀套的稳态加工。

2）径向多孔系弱刚性精密阀套微小毛刺去除技术

弱刚性径向多孔系精密阀套硬度高，在其精密加工过程中会产生微小毛刺（分为宏观毛刺（外廓尺寸不小于sφ0.5mm）、微观毛刺（外廓尺寸小于sφ0.5mm））。对于微小毛刺，采用常规机械方法难于去除、效果不好（会产生次生微小毛刺）、在不同程度上降低了产品性能（如：损伤已加工面等）。通过研磨可去除宏观微小毛刺，且不会产生次生宏观微小毛刺、损伤已加工表面等问题，解决了宏观微小毛刺去除问题；通过电解质等离子抛光可去除微观微小毛刺，且不会降低产品性能，解决了微观微小毛刺去除问题。在以上措施的综合作用下，有效实现了微小毛刺去除。

实施例1

一种弱刚性径向多孔系精密阀套稳态加工方法中，

所述步骤4中，电解质等离子抛光处理过程中，各参数控制如表1所示：

表1电解质等离子抛光处理参数

注：各参数误差范围5%。

所述步骤6精磨内外圆过程中，阀套加工通过至少两次装夹完成：

第一次装夹：装夹外圆加工一侧端面及内孔。使用三爪卡盘夹持阀套外圆，使用左砂轮和内孔砂轮磨削零件一侧端面及精磨内孔。

第二次装夹：涨紧内孔加工另一侧端面及外圆。以锥度芯轴涨住零件内孔，两顶尖顶正芯轴，磨削零件另一侧端面、外圆及外圆槽，左砂轮磨槽及端面、右砂轮磨外圆。

所述第二次装夹过程中，阀套磨削参数如表2所示：

表2阀套磨削参数

注：各参数误差范围10%。

所述步骤7精珩内圆的过程：在立式内孔精密珩磨机上珩磨阀套内孔，所述珩磨阀套内孔的过程分至少两步进行：第一步粗珩磨和第二步精珩磨；

珩磨阀套内孔过程的参数见表3：

表:3阀套内孔珩磨参数

注：各参数误差范围10%。

实施例2

一种弱刚性径向多孔系精密阀套稳态加工方法中，

所述步骤4中，电解质等离子抛光处理过程中，各参数控制如表4所示：

表4实施例2电解质等离子抛光处理参数

注：各参数误差范围5%。

所述步骤6精磨内外圆过程中，阀套加工通过至少两次装夹完成：

第一次装夹：装夹外圆加工一侧端面及内孔。使用三爪卡盘夹持阀套外圆，使用左砂轮和内孔砂轮磨削零件一侧端面及精磨内孔。

第二次装夹：涨紧内孔加工另一侧端面及外圆。以锥度芯轴涨住零件内孔，两顶尖顶正芯轴，磨削零件另一侧端面、外圆及外圆槽，左砂轮磨槽及端面、右砂轮磨外圆。

所述第二次装夹过程中：

针对内孔端面，使用左砂轮进行端面磨削。第一步，粗磨余量0.15mm，粗磨走刀速度0.07mm/min；第二步，精磨余量0.03mm，精磨走刀速度0.03mm/min；

针对内孔，使用内孔砂轮进行磨削。第一步，粗磨余量0.15mm，粗磨走刀速度700mm/min，粗磨下刀量0.001mm；第二步，精磨余量0.01mm，精磨走刀速度700mm/min，精磨下刀量0.0003mm；

针对外圆，使用右砂轮进行走刀磨削。第一步，粗磨余量0.25mm，粗磨走刀速度200mm/min，粗磨下刀量0.01mm；第二步，精磨余量0.01mm，精磨走刀速度100mm/min，精磨下刀量0.003mm；

针对外圆端面，使用左砂轮进行斜切磨削。第一步，粗磨余量0.05mm，粗磨走刀速度0.05mm/min；第二步，精磨余量0.01mm，精磨走刀速度0.03mm/min；

针对外圆槽，使用左砂轮进行切入磨削。第一步，粗磨余量4mm，粗磨走刀速度1mm/min；第二步，精磨余量0.03mm，精磨走刀速度0.3mm/min。

所述步骤7精珩内圆的过程：在立式内孔精密珩磨机上珩磨阀套内孔，所述珩磨阀套内孔的过程分至少两步进行：第一步粗珩磨和第二步精珩磨：

第一步粗珩磨：加工时间80s，主轴速度800r/m，冲程长度20mm，冲程速度110spm；

第二步精珩磨：加工时间10s，主轴速度900r/m，冲程长度20mm，冲程速度200spm。

实施例3

一种弱刚性径向多孔系精密阀套稳态加工方法中，

所述步骤4中，电解质等离子抛光处理过程中，各参数控制如表5所示：

表5实施例3电解质等离子抛光处理参数

注：各参数误差范围5%。

所述步骤6精磨内外圆过程中，阀套加工通过至少两次装夹完成：

第一次装夹：装夹外圆加工一侧端面及内孔。使用三爪卡盘夹持阀套外圆，使用左砂轮和内孔砂轮磨削零件一侧端面及精磨内孔。

第二次装夹：涨紧内孔加工另一侧端面及外圆。以锥度芯轴涨住零件内孔，两顶尖顶正芯轴，磨削零件另一侧端面、外圆及外圆槽，左砂轮磨槽及端面、右砂轮磨外圆。

所述第二次装夹过程中：

针对内孔端面，使用左砂轮进行端面磨削。第一步，粗磨余量0.25mm，粗磨走刀速度0.13mm/min；第二步，精磨余量0.07mm，精磨走刀速度0.07mm/min；

针对内孔，使用内孔砂轮进行磨削。第一步，粗磨余量0.22mm，粗磨走刀速度900mm/min，粗磨下刀量0.002mm；第二步，精磨余量0.03mm，精磨走刀速度900mm/min，精磨下刀量0.0005mm；

针对外圆，使用右砂轮进行走刀磨削。第一步，粗磨余量0.30mm，粗磨走刀速度400mm/min，粗磨下刀量0.02mm；第二步，精磨余量0.03mm，精磨走刀速度300mm/min，精磨下刀量0.007mm；

针对外圆端面，使用左砂轮进行斜切磨削。第一步，粗磨余量0.15mm，粗磨走刀速度0.15mm/min；第二步，精磨余量0.03mm，精磨走刀速度0.08mm/min；

针对外圆槽，使用左砂轮进行切入磨削。第一步，粗磨余量5mm，粗磨走刀速度2mm/min；第二步，精磨余量0.07mm，精磨走刀速度0.8mm/min。

所述步骤7精珩内圆的过程：在立式内孔精密珩磨机上珩磨阀套内孔，所述珩磨阀套内孔的过程分至少两步进行：第一步粗珩磨和第二步精珩磨：

第一步粗珩磨：加工时间150s，主轴速度890r/m，冲程长度40mm，冲程速度130spm；

第二步精珩磨：加工时间80s，主轴速度1100r/m，冲程长度40mm，冲程速度230spm。

实施例4

一种弱刚性径向多孔系精密阀套稳态加工方法中，

所述步骤4中，电解质等离子抛光处理过程中，各参数控制如表6所示：

表6实施例3电解质等离子抛光处理参数

注：各参数误差范围5%。

所述步骤6精磨内外圆过程中，阀套加工通过至少两次装夹完成：

第一次装夹：装夹外圆加工一侧端面及内孔。使用三爪卡盘夹持阀套外圆，使用左砂轮和内孔砂轮磨削零件一侧端面及精磨内孔。

第二次装夹：涨紧内孔加工另一侧端面及外圆。以锥度芯轴涨住零件内孔，两顶尖顶正芯轴，磨削零件另一侧端面、外圆及外圆槽，左砂轮磨槽及端面、右砂轮磨外圆。所述第二次装夹过程中：

针对内孔端面，使用左砂轮进行端面磨削。第一步，粗磨余量0.22mm，粗磨走刀速度0.13mm/min；第二步，精磨余量0.03mm，精磨走刀速度0.07mm/min；

针对内孔，使用内孔砂轮进行磨削。第一步，粗磨余量0.2mm，粗磨走刀速度700mm/min，粗磨下刀量0.001mm；第二步，精磨余量0.03mm，精磨走刀速度900mm/min，精磨下刀量0.0005mm；

针对外圆，使用右砂轮进行走刀磨削。第一步，粗磨余量0.30mm，粗磨走刀速度200mm/min，粗磨下刀量0.02mm；第二步，精磨余量0.03mm，精磨走刀速度300mm/min，精磨下刀量0.004mm；

针对外圆端面，使用左砂轮进行斜切磨削。第一步，粗磨余量0.10mm，粗磨走刀速度0.15mm/min；第二步，精磨余量0.01mm，精磨走刀速度0.08mm/min；

针对外圆槽，使用左砂轮进行切入磨削。第一步，粗磨余量5mm，粗磨走刀速度1mm/min；第二步，精磨余量0.07mm，精磨走刀速度0.6mm/min。

所述步骤7精珩内圆的过程：在立式内孔精密珩磨机上珩磨阀套内孔，所述珩磨阀套内孔的过程分至少两步进行：第一步粗珩磨和第二步精珩磨：

第一步粗珩磨：加工时间120s，主轴速度800r/m，冲程长度30mm，冲程速度130spm；

第二步精珩磨：加工时间80s，主轴速度1000r/m，冲程长度40mm，冲程速度220spm。

本发明不会限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖性特点相一致的最宽范围。