工程机械压力变送器阀芯孔精密加工探索研究

时间：2019-11-12 09:34:03 作者：

摘要: 压力变送器是工程机械液压系统的重要元件之一，用来控制液体流动方向、流量大小及压力高低。而压力变送器阀芯孔加工质量是关键要素，直接影响压力变送器工作性能及使用寿命。该文shou先总结了压力变送器阀芯孔 3 种加工工艺方案，然后根据探索及验证，提出了阀芯孔成套化铰孔技术、阀芯孔沉割槽高效加工技术、多冲程珩磨 + 单冲程珩铰精密加工技术。

0 引言

当前，压力变送器在工程机械领域的应用越来越广，作用也越来越大。压力变送器是液压系统的重要元件之一，用来控制液体流动方向、流量大小及压力高低。而压力变送器阀孔加工质量是关键要素，直接影响压力变送器工作性能及使用寿命。所以，对压力变送器阀芯孔加工工艺方案进行探究分析，不断引入新技术，提高阀芯孔加工质量，从根本上保证压力变送器工作的稳定性。

1 概述

液压阀芯孔加工是压力变送器制造中的关键特征点，也是加工难点之一。阀芯孔加工精度主要有直径尺寸精度、圆度、圆柱度、表面粗糙度等。一般情况下，我们要求阀芯孔直径尺寸精度在 0 ～ 0． 003 mm，圆度在 0． 002 mm 以内，圆柱度在0． 003 mm 以内，阀芯孔内表面粗糙度在Ｒa0． 2 以内。目前液压阀芯孔加工比较成熟稳定的工艺方案主要有 3 种，见表 1 ～表 3。

2 阀孔加工技术

经过多年探索及验证，提出几种液压阀芯孔加工

技术，主要有阀芯孔成套化铰孔技术、阀芯孔沉割槽高效加工技术、多冲程珩磨 + 单冲程珩铰精密加工技术。

2． 1 阀芯孔成套化铰孔技术

常用阀体主要有两种类型，一是如图 1 铸造式阀体，二是如图 2 连铸式阀体，两者阀孔主要的区别为铸造式阀体阀孔为预铸孔，各台阶成环状分步，连铸式阀体为实心孔无预铸孔，相交孔较多，且不规则，加工难度大。

针对两种阀孔，传统加工工艺流程为:一头钻孔&谤补谤谤;另一头钻孔&谤补谤谤;一头扩孔&谤补谤谤;另一头扩孔&谤补谤谤;粗镗&谤补谤谤;半精镗&谤补谤谤;钻铰孔导引孔&谤补谤谤;精铰孔。

传统工艺存在工序多、加工效率低、圆柱度精度低问题。为解决以上问题，通过不断验证，开发了适用于不同液压阀孔、不同加工效率的加工技术。改进后的加工工艺流程为:钻(连铸阀体需要) →钻导引孔→扩孔→铰孔。

针对铸造阀孔只需钻导引孔、扩孔和铰孔 3 个步骤即可，加工工时可缩短为 5 分钟以内。技术创新点 1:将扩孔导引钻和铰孔导引钻复合在一起，两个导引孔一起加工。

技术创新点 2:扩孔钻、铰孔钻采用阶梯式切削刃，实现扩孔大余量加工扩孔加工，与导引孔刀结合，实现之前钻孔、扩孔、镗孔的复合加工。铰孔后，阀孔直径公差≤0． 02 mm，圆柱度≤0. 01 mm，过程能力指数 cpk≥1． 33，单孔加工工时≤5 min，处于行业lingxian水平。

2． 2 阀芯孔沉割槽高效加工技术

目前阀体沉割槽有两种类型，一是如图 3 有预铸流道小余量沉割槽，二是如图 4 无预铸孔全加工沉割槽，两者阀孔主要的区别为前者加工余量小，加工前端面不规则，后者需要全部加工，余量大，但加工前端面平整。

传统加工方法为使用 T 型槽铣刀(见图 5)加工，类似图 3 沉割槽，每个槽子需要加工 2 ～5 min，类似图4 沉割槽，每个槽需要加工 5 ～10 min。为提高加工效率，基于加工余量情况，针对 2 种沉割槽，研发不同的割槽方法，形成成套化的割槽方法，如表 4 所示。

技术创新点 1:类比车床车槽方案，由工件转动化为刀具转动，设计推镗刀，如图 6 所示。技术创新点 2:类比 T 型槽刀，一次加工一个槽改为一次加工多个槽，设计多刃槽铣刀，如图 7 所示。技术创新点 3:进一步优化多刃槽铣刀，实现换刀片式可以涨缩的刀具，如图 8 所示，刀杆设计刚性更好，相对多刃槽铣刀，适用于多倍径细长阀孔加工。

2． 3 多冲程珩磨 + 单冲程珩铰精密加工技术

同行业阀芯孔的精密加工方案为多冲程珩磨或者单冲程珩铰，两种工艺各有优缺点，多冲程珩磨对于阀孔直线度的保证有优势，单冲程珩铰对保证阀孔的圆度有优势，两个工艺单好使用，都很难达到圆柱度3 μm的设计要求。

为解决此问题，通过调研不同厂家的加工方案，结合多冲程珩磨与单冲程珩铰工艺特点，采用多冲加单冲的阀芯孔珩磨工艺多冲程保证直线度，单冲程保证圆度，阀芯孔直径公差≤0． 003 mm，粗糙度≤Ｒa0． 2，圆柱度控制在 3 μm 以内，达到国际先金水平，如表 5所示。