CN104454730A - 伺服阀芯及其加工方法 - Google Patents

Abstract

伺服阀芯，包括芯体，其芯体一端设置有上顶针工艺孔，另一端设置有下顶针工艺孔；并在芯体上铣削有左斜面和右斜面，且左斜面和右斜面相交形成反馈杆球头容腔，用于防止反馈杆与阀芯操纵出现相互干涉；芯体上部设置有限位销孔，限位销孔穿过阀芯回转中心线并贯穿阀芯径向；芯体下部铣削有阀芯复位力作用面形成复位座容腔，复位座容腔中插入复位座，同时阀芯复位力作用面与复位座容腔为圆弧过渡连接形成复位圆弧，大大降低操纵阻力；芯体的阀芯回转中心线对称开有左侧通油沉槽和右侧通油沉槽，左侧通油沉槽内设置有左侧通油V型槽，右侧通油沉槽内设置有右侧通油V型槽，进而接通控制压力油通过伺服阀套及阀体油道进入伺服缸，推动伺服缸运行。

Description

伺服阀芯及其加工方法

技术领域

本发明涉及伺服控制系统技术领域，尤其涉及一种伺服阀芯及其加工方法。

背景技术

伺服阀作为伺服控制系统的核心转换元件，其性能直接影响整个控制系统的精度和稳定性，而伺服阀芯安装于伺服阀体内，通过外部操纵杆控制其旋转。然而目前使用的伺服阀芯在操作过程中易与反馈杆出现相互干涉，且在外部操纵杆操纵伺服阀芯围绕其回转中心旋转时，操纵阻力大，再次复位贴合效果不理想，进而影响伺服阀芯的使用寿命；同时伺服阀芯控制油口与伺服阀套的油道位于同一侧，在关闭伺服阀芯控制油口时，伺服阀套的油道也将关闭，进而导致控制压力油不能通过伺服阀套及阀体油道进入伺服缸，推动伺服缸运行。此外，在伺服阀芯装配过程中，各个组件之间的装配间隙与尺寸也是同等的重要，装配间隙过大，运行产生噪声，不仅造成环境污染，而且也影响各个组件之间的传动性能；装备间隙过小，直接导致伺服阀芯内部组件损坏，易出现故障。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种伺服阀芯及其加工方法，以解决上述背景技术中的缺点。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

伺服阀芯，包括芯体，其中，芯体一端设置有上顶针工艺孔，另一端设置有下顶针工艺孔，用于磨削时的顶针工艺定位；并在芯体上铣削有左斜面和右斜面，且左斜面和右斜面相交形成反馈杆球头容腔，用于容纳安装后的反馈杆，防止在操纵过程中出现相互干涉；芯体上部设置有限位销孔，限位销孔穿过阀芯回转中心线并贯穿阀芯径向，定位销安装在限位销孔内，用于阀芯围绕自身回转中心旋转时的周向旋转角度限位；芯体下部铣削有阀芯复位力作用面，并形成复位座容腔，复位座容腔中插入复位座，同时阀芯复位力作用面与控制阀芯外圆为圆弧过渡连接形成复位圆弧；此外，在芯体的阀芯回转中心线左右对称开有左侧通油沉槽和右侧通油沉槽，左侧通油沉槽内设置有左侧通油V型槽，右侧通油沉槽内设置有右侧通油V型槽。

在本发明中，上顶针工艺孔外围设置有阀芯上部倒角，下顶针工艺孔外围设置有阀芯下部倒角，便于阀芯及相关零部件的安装拆卸。

在本发明中，芯体上还设置有O型上圈槽和O型下圈槽，用于安装O型圈，起密封防泄漏的作用。

在本发明中，控制阀芯外圆设置在O型上圈槽上方，用于加工定位。

在本发明中，左斜面和右斜面的铣削根部设置有圆弧，防止因材料内部应力造成的加工变形。

在本发明中，左侧通油V型槽和右侧通油V型槽的顶部均设置有V型槽顶部圆弧，而V型槽顶部圆弧的尺寸为0.15mm～0.5mm。

在本发明中，芯体不受外部操纵时，复位座端面与阀芯复位力作用面贴合，当外部操纵阀芯围绕其回转中心线左右旋转时，阀芯复位力作用面脱离复位座端面，此时芯体上的复位圆弧将复位座顶起，设置圆弧结构便于操纵，同时大大降低操纵阻力，当阀芯外部控制消失时，复位座在复位弹簧力的作用下将芯体推至起始状态，此时复位座端面再次与阀芯复位力作用面贴合，复位贴合效果显著，可有效延长伺服阀芯的使用寿命。

在本发明中，常规状态下，左侧通油V型槽和右侧通油V型槽左右对称正对伺服阀套的进油口，且左侧通油V型槽和右侧通油V型槽均处于常闭状态，当阀芯受到外部操纵作用旋转时，左侧通油V型槽和右侧通油V型槽错开伺服阀套的进油口，当左侧通油V型槽侧进油时，右侧通油V型槽侧接通伺服阀套的回油口回油，进而接通控制压力油通过伺服阀套及阀体油道进入伺服缸，推动伺服缸运行；同样，当右侧通油V型槽侧进油时，左侧通油V型槽侧接通伺服阀套的回油口回油。

伺服阀芯加工方法，具体步骤如下：

1)选取基体材料，基体材料选用调质磨光棒料，采用双动力主轴自动车床加工，且对限位销孔机加工时采用精铰并留有珩抛余量，控制阀芯外圆留后续精加工余量，得阀芯坯体；并在双动力主轴自动车床内安装有生产动态抽检检测仪，检测关键尺寸，以保证批量生产的加工精度，有效控制报废率；

2)对步骤1)中获得的阀芯坯体进行低温回火处理，回火温度为120℃～200℃，并时效处理5h～20h，得芯体；

3)在步骤2)中进行低温回火处理完毕的芯体上，以下顶针工艺孔和上顶针工艺孔为定位基准粗磨控制阀芯外圆，确保控制阀芯外圆表面全部磨削，并留有热处理后的精磨余量；

4)对步骤3)中粗磨完毕的芯体进行表面气体氮化处理，磨削前表面硬度不低于850HV0.2，渗层深度0.35mm～0.5mm；

5)在步骤4)中进行表面气体氮化处理完毕的芯体上，研磨下顶针工艺孔和上顶针工艺孔，用于下一道精磨的定位基准；

6)通过下顶针工艺孔和上顶针工艺孔支撑芯体，自为基准珩抛限位销孔；

7)以下顶针工艺孔和上顶针工艺孔为定位基准，精磨控制阀芯外圆，精磨后表面硬度不低于700HV0.2，渗层深度不低于0.25mm；

8)对步骤7)中精磨完毕的控制阀芯外圆进行软抛光；

9)对步骤8)中软抛光完毕的芯体采用热能方式去除毛刺；

10)对步骤9)中去除毛刺完毕的芯体进行抽样检测，抽检率不低于5％，样品检测为全检；

11)对步骤10)中检测合格的阀芯坯体进行清洗防蚀去磁处理，得伺服阀芯；

12)对步骤11)中进行清洗防蚀去磁处理完毕的伺服阀芯外观检测合格后，封装入库。

在本发明中，芯体需具备耐磨、耐腐蚀及耐冲击等特性，且根据实际使用需要，部分结构需要较高的加工精度，控制阀芯外圆的尺寸精度为-0.004mm～-0.01mm，形状精度为0.0025mm，表面粗糙度为0.2μm；限位销孔的尺寸精度为0mm～+0.01mm，其相对于下顶针工艺孔和上顶针工艺孔的位置精度为0.035mm；左侧通油V型槽和右侧通油V型槽相对于下顶针工艺孔和上顶针工艺孔的对称度为0.025mm；其余结构表面为机加工要求IT6级精度要求。

有益效果：本发明中芯体上铣削有左斜面和右斜面相交形成反馈杆球头容腔，用于防止反馈杆与阀芯在操纵过程中出现相互干涉；而芯体上铣削的阀芯复位力作用面形成复位座容腔，同时阀芯复位力作用面与复位座容腔为圆弧过渡连接形成复位圆弧，圆弧结构便于操纵，大大降低操纵阻力，在阀芯外部控制消失时，复位座端面与阀芯复位力作用面贴合效果显著；当伺服阀芯受到外部操纵作用旋转时，左侧通油V型槽和右侧通油V型槽错开伺服阀套的进油口，单通道循环进油与出油，进而接通控制压力油通过伺服阀套及阀体油道进入伺服缸，推动伺服缸运行；同时伺服阀芯部件之间按照既定装配间隙与尺寸装配，不仅有效降低运行产生的噪音，而且可保证各个组件的传动性能，有效延长伺服阀芯的使用寿命。

附图说明

图1为本发明的较佳实施例的主视图。

图2为图1中C-C处剖视图。

图3为图2中K处剖视图。

图4为图1中F处剖视图。

图5为图1中H-H处剖视图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

参见图1～图5的伺服阀芯，包括控制阀芯外圆1、限位销孔2、左侧通油沉槽3、左侧通油V型槽4、阀芯复位力作用面5、左斜面6、O型下圈槽7、下顶针工艺孔8、阀芯下部倒角9、右斜面10、复位座容腔11、右侧通油V型槽12、右侧通油沉槽13、O型上圈槽14、阀芯上部倒角15、上顶针工艺孔16、反馈杆球头容腔17、根部工艺圆弧18、复位圆弧19及V型槽顶部圆弧20。

在本实施例中，芯体两端设置有下顶针工艺孔8和上顶针工艺孔16，用于磨削时的顶针工艺定位，而两端设置的阀芯下部倒角9和阀芯上部倒角15便于阀芯及相关零部件的安装拆卸，芯体上设置的O型下圈槽7和O型上圈槽14用于安装O型圈，起到密封防泄漏的作用；在芯体上铣削出左斜面6和右斜面10，且左斜面6和右斜面10相交，以形成反馈杆球头容腔17，反馈杆球头容腔17用于容纳安装后的反馈杆，防止在操纵过程中出现相互干涉，在铣削左斜面6和右斜面10时铣削根部设置有圆弧，防止因材料内部应力造成的加工变形；过阀芯回转中心并贯穿阀芯径向设置有限位销孔2，限位销孔2中安装有定位销，用于阀芯围绕自身回转中心旋转时的周向旋转角度限位；并在芯体上铣削有阀芯复位力作用面5，以形成复位座容腔11，在铣削加工阀芯复位力作用面5时，阀芯复位力作用面5和控制阀芯外圆1为圆弧过渡，形成复位圆弧19，在完成安装时，复位座容腔11中插入复位座，芯体不受外部操纵时复位座端面与阀芯复位力作用面5贴合，当外部操纵阀芯围绕其回转中心左右旋转时，阀芯复位力作用面5脱离复位座端面，此时阀芯上的复位圆弧19将复位座顶起，设置的圆弧便于操纵，大大降低操纵阻力，当阀芯外部控制消失时，复位座在复位弹簧力的作用下将阀芯推至起始状态，此时复位座端面再次与阀芯复位力作用面5贴合；关于阀芯回转中心左右对称开有左侧通油沉槽3和右侧通油沉槽13，并对称设置有左侧通油V型槽4和右侧通油V型槽12，左侧通油沉槽3和左侧通油V型槽4位于一侧，右侧通油V型槽12和右侧通油沉槽13位于另一侧，左侧通油V型槽4和右侧通油V型槽12的顶部均设置有V型槽顶部圆弧20，且V型槽顶部圆弧20的尺寸为0.15mm～0.5mm，在常规状态下，左侧通油V型槽4和右侧通油V型槽12左右对称正对伺服阀套的进油口，且左侧通油V型槽4和右侧通油V型槽12均处于常闭状态，当阀芯收到外部操纵作用旋转时，左侧通油V型槽4和右侧通油V型槽12错开伺服阀套的进油口，当左侧通油V型槽4这一侧进油时，右侧通油V型槽12一侧接通伺服阀套的回油口回油，同样，当右侧通油V型槽12这一侧进油时，左侧通油V型槽4一侧接通伺服阀套的回油口回油。

在本实施例中，该阀芯需具备耐磨、耐腐蚀及耐冲击等特性，且根据实际使用需要，部分结构需要较高的加工精度，控制阀芯外圆1的尺寸精度为-0.004mm～-0.01mm，形状精度为0.0025mm，表面粗糙度为0.2μm；限位销孔2的尺寸精度为0mm～+0.01mm，其相对于下顶针工艺孔8和上顶针工艺孔16的位置精度为0.035mm；左侧通油V型槽4和右侧通油V型槽12相对于下顶针工艺孔8和上顶针工艺孔16的对称度为0.025mm；其余结构表面为机加工要求IT6级精度要求。

在本实施例中，伺服阀芯加工方法，具体步骤如下：

1)选取基体材料，基体材料选用调质磨光棒料，采用双动力主轴自动车床加工，且对限位销孔2机加工时采用精铰并留有珩抛余量，控制阀芯外圆1留后续精加工余量，所有相对位置精度由机床自身保证，得阀芯坯体，并在双动力主轴自动车床内安装有生产动态抽检检测仪，检测关键尺寸，以保证批量生产的加工精度，有效控制报废率；

2)对步骤1)中获得的阀芯坯体进行低温回火处理，回火温度为120℃～200℃，并时效处理5h～20h，得芯体；

3)在步骤2)中进行低温回火处理完毕的芯体上，以下顶针工艺孔8和上顶针工艺孔16为定位基准粗磨控制阀芯外圆1，确保控制阀芯外圆1表面全部磨削，并留有热处理后的精磨余量；

4)对步骤3)中粗磨完毕的芯体进行表面气体氮化处理，磨削前表面硬度不低于850HV0.2，渗层深度0.4mm～0.5mm；

5)在步骤4)中进行表面气体氮化处理完毕的芯体上，研磨下顶针工艺孔8和上顶针工艺孔16，用于下一道精磨的定位基准；

6)通过下顶针工艺孔8和上顶针工艺孔16支撑芯体，自为基准珩抛限位销孔2；

7)以下顶针工艺孔8和上顶针工艺孔16为定位基准，精磨控制阀芯外圆1，精磨后表面硬度不低于700HV0.2，渗层深度不低于0.25mm；

8)对步骤7)中精磨完毕的控制阀芯外圆1进行软抛光；

9)对步骤8)中软抛光完毕的芯体采用热能方式去除毛刺；

10)对步骤9)中去除毛刺完毕的芯体进行抽样检测，抽检率不低于5％，样品检测为全检；

11)对步骤10)中检测合格的阀芯坯体进行清洗防蚀去磁处理，得伺服阀芯；

12)对步骤11)中进行清洗防蚀去磁处理完毕的伺服阀芯外观检测合格后，封装入库。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.伺服阀芯，包括芯体，其特征在于，芯体一端设置有上顶针工艺孔，另一端设置有下顶针工艺孔；并在芯体上铣削有左斜面和右斜面，且左斜面和右斜面相交形成反馈杆球头容腔；芯体上部设置有限位销孔，限位销孔穿过阀芯回转中心线并贯穿阀芯径向，定位销安装在限位销孔内；芯体下部铣削有阀芯复位力作用面，并形成复位座容腔，复位座容腔中插入复位座，同时阀芯复位力作用面与控制阀芯外圆为圆弧过渡连接形成复位圆弧；此外，在芯体的阀芯回转中心线左右对称开有左侧通油沉槽和右侧通油沉槽，左侧通油沉槽内设置有左侧通油V型槽，右侧通油沉槽内设置有右侧通油V型槽。

2.根据权利要求1所述的伺服阀芯，其特征在于，上顶针工艺孔外围设置有阀芯上部倒角。

3.根据权利要求1所述的伺服阀芯，其特征在于，下顶针工艺孔外围设置有阀芯下部倒角。

4.根据权利要求1所述的伺服阀芯，其特征在于，芯体上还设置有O型上圈槽和O型下圈槽。

5.根据权利要求1所述的伺服阀芯，其特征在于，控制阀芯外圆的尺寸精度为-0.004mm～-0.01mm，形状精度为0.0025mm，表面粗糙度为0.2μm。

6.根据权利要求1所述的伺服阀芯，其特征在于，左斜面和右斜面的铣削根部设置有圆弧。

7.根据权利要求1所述的伺服阀芯，其特征在于，左侧通油V型槽和右侧通油V型槽的顶部均设置有V型槽顶部圆弧。

8.根据权利要求7所述的伺服阀芯，其特征在于，V型槽顶部圆弧的尺寸为0.15mm～0.5mm。

9.伺服阀芯加工方法，具体步骤如下：

1)选取基体材料，基体材料选用调质磨光棒料，采用双动力主轴自动车床加工，且对限位销孔机加工时采用精铰并留有珩抛余量，控制阀芯外圆留后续精加工余量，得阀芯坯体；并在双动力主轴自动车床内安装有生产动态抽检检测仪；

2)对步骤1)中获得的阀芯坯体进行低温回火处理，得芯体；

3)在步骤2)中进行低温回火处理完毕的芯体上，以下顶针工艺孔和上顶针工艺孔为定位基准粗磨控制阀芯外圆，确保控制阀芯外圆表面全部磨削，并留有热处理后的精磨余量；

4)对步骤3)中粗磨完毕的芯体进行表面气体氮化处理，磨削前表面硬度不低于850HV0.2，渗层深度0.35mm～0.5mm；

5)在步骤4)中进行表面气体氮化处理完毕的芯体上，研磨下顶针工艺孔和上顶针工艺孔；

6)通过下顶针工艺孔和上顶针工艺孔支撑芯体，自为基准珩抛限位销孔；

7)以下顶针工艺孔和上顶针工艺孔为定位基准，精磨控制阀芯外圆，精磨后表面硬度不低于700HV0.2，渗层深度不低于0.25mm；

8)对步骤7)中精磨完毕的控制阀芯外圆进行软抛光；

9)对步骤8)中软抛光完毕的芯体采用热能方式去除毛刺；

10)对步骤9)中去除毛刺完毕的芯体进行抽样检测，抽检率不低于5％，样品检测为全检；

11)对步骤10)中检测合格的阀芯坯体进行清洗防蚀去磁处理，得伺服阀芯。

10.根据权利要求9所述的伺服阀芯加工方法，其特征在于，步骤2)中回火温度为120℃～200℃，时效处理为5h～20h。