CN107962458A - 一种伺服阀阀芯工作边微小毛刺在线同步去除方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于精密回转类微小毛刺控制技术领域，具体涉及一种伺服阀阀芯工作边微小毛刺在线同步去除方法。本发明包括以下步骤：步骤一、确定工艺流程；步骤二、确定阀芯工作边磨削参数；步骤三、确定砂轮的材料及粒度；步骤四、确定磨削工艺参数；步骤五、毛刺去除。本发明能够解决伺服阀阀芯工作边磨削产生的毛刺采用手工离线去除的方式存在工作边质量缺陷，批次质量不一致的问题。

Description

一种伺服阀阀芯工作边微小毛刺在线同步去除方法

技术领域

本发明属于精密回转类微小毛刺控制技术领域，具体涉及一种伺服阀阀芯工作边微小毛刺在线同步去除方法。

背景技术

伺服系统是我国运载火箭控制系统的执行机构的统称，其作用是根据系统的指令，控制火箭发动机摇摆，实现火箭飞行轨迹的精密控制。电液伺服阀是伺服系统的核心精密控制元件，一般由喷挡或偏导射流前置级和滑阀副偶件功率级组成，其作用是将毫安级的电信号转换为控制伺服机构运动的液压流量信号。阀芯、阀套是伺服阀功率放大级核心组件，作用是将微弱电信号转换为大功率流量输出，阀芯工作边同阀套节流窗口轴向配合关系一般要求正叠合2～4μm、垂直度2μm、保持直角锐边无毛刺，工作边的微小毛刺控制对偶件配合运动灵活性、叠合量等性能有重要影响。

阀芯外圆配磨间隙及工作边(凸台端面)现采用精密磨床靠磨方法边加工，边测量，加工中产生的微小毛刺是在去毛刺装置上，用修整后的硬质合金条或用包着金相砂纸的刀片配合沿外圆、端面反复挤压方法进行去除。毛刺去除后的检测采用手感法，以不划手为准，存在毛刺去除程度不可控问题。即在去毛刺时，当硬质合金条、金相砂纸与阀芯工作边不垂直时，造成工作边被微量切削(可达5μm)问题。同时该方法磨削与去毛刺分开进行，多次装夹、对刀，生产效率低。在加工过程中存在的问题：

1)阀芯工作边手工去除毛刺效率低；

2)毛刺的去除依靠操作人员手工保证，效果不一致；

3)毛刺并不能有效去除，去除程度过大容易导致锐边塌边现象。

发明内容

本发明解决的技术问题：解决伺服阀阀芯工作边磨削产生的毛刺采用手工离线去除的方式存在工作边质量缺陷，批次质量不一致的问题。

本发明采用的技术方案：

一种伺服阀阀芯工作边微小毛刺在线同步去除方法，包括以下步骤：

步骤一、确定工艺流程；步骤二、确定阀芯工作边磨削参数；步骤三、确定砂轮的材料及粒度；步骤四、确定磨削工艺参数；步骤五、毛刺去除。

所述步骤一中，工艺流程为：

1)调质处理，改善材料性能；2)数控车削阀芯外形，其中工作边留0.15mm加工余量；3)真空淬火热处理，提高零件硬度；4)研磨阀芯磨削加工基准即两端顶尖孔；5)半精密磨削阀芯外圆及工作边；6)半精密磨削阀芯反馈小槽；7)-70°～-80℃冰冷处理2个小时；8)金相检验阀芯外圆是否存在裂纹等缺陷；9)研磨阀芯两端顶尖孔；10)精密磨削阀芯反馈小槽；11)精密磨削阀芯外圆，与阀套内孔配磨削，保证间隙要求；12)精密磨削阀芯四个工作边，同步去除产生的微观毛刺；13)加工质量检验。

所述步骤二中，阀芯工作边磨削参数主要包括磨削深度(f)和磨削速度(v)；通过仿真软件对以上两个因素进行仿真，确定参数变化对毛刺大小的影响规律；在参数仿真的同时，进行工艺试验对仿真结果做进一步验证，得出磨削深度(f)和磨削速度(v)。

所述步骤三中，针对阀芯两种材料：Cr12MoV和440C，使用绿碳化硅材料的砂轮；粒度选取范围为F80-F120；砂轮硬度的选择：精密磨削时，砂轮硬度以选用K、L，同时，砂轮修整为宽5、10两面平行度0.001以内，圆角R0.5。

所述步骤四中，

砂轮速度v_s的计算按公式(1)：

式中：

v_s――砂轮速度，单位为米/秒(m/s)；

d_s――砂轮直径，单位为毫米(mm)；

n_s――砂轮转速，单位为转/分钟(r/min)。

工件速度v_w的计算按公式(2)：

式中：

v_w――工件速度，单位为米/分钟(m/s)；

d_w――工件直径，单位为毫米(mm)；

n_w――工件转速，单位为单位为转/分钟(r/min)。

本发明的有益效果：

(1)本发明提供的一种伺服阀阀芯工作边微小毛刺在线同步去除方法，将原来工作边磨削和去毛刺两个独立完成的工序，合并成一个工序，即工作边磨削后，不用离线手工去毛刺，改为在线去毛刺，提高了工作边去毛刺质量及批次质量一致性；

(2)本发明提供的一种伺服阀阀芯工作边微小毛刺在线同步去除方法，将精磨工作边和离线手工去毛刺两个工步简单重复次数，改为现有一次加工，提高了加工效率。

附图说明

图1为阀芯工作边微小毛刺在线同步去毛刺原理示意图；

图中：1-机床顶尖，2-阀芯，3-砂轮，4-工具。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明提供的一种伺服阀阀芯工作边微小毛刺在线同步去除方法作进一步详细说明。

本发明提供的一种伺服阀阀芯工作边微小毛刺在线同步去除方法，包括以下步骤：

步骤一、确定工艺流程：

本发明的工艺流程为：

1调质处理，改善材料性能—2数控车削阀芯外形，其中工作边留0.15mm加工余量—3真空淬火热处理，提高零件硬度—4研磨阀芯磨削加工基准即两端顶尖孔—5半精密磨削阀芯外圆及工作边—6半精密磨削阀芯反馈小槽—7-70°—-80℃冰冷处理2个小时—8金相检验阀芯外圆是否存在裂纹等缺陷—9研磨阀芯两端顶尖孔—10精密磨削阀芯反馈小槽—11精密磨削阀芯外圆，与阀套内孔配磨削，保证间隙要求—12精密磨削阀芯四个工作边，同步去除产生的微观毛刺—13加工质量检验。

步骤二、确定阀芯工作边磨削参数：

阀芯工作边磨削参数主要包括磨削深度(f)和磨削速度(v)。为了控制磨削产生的毛刺的大小，在实际生产允许的情况下，必须选择较小的磨削深度和较高的切削速度。因为随着磨削深度的增加，毛刺的高度和宽度值均有增大的趋势。这是因为当磨削深度较小时，切削层塑性变形较小，因此生成的毛刺较小。而随着磨深的增加，磨削温度、磨削力增大，塑性变形区域相应扩大且磨削表面的金属塑性流动加剧，毛刺的高度和宽度也就随着增大；随着切削速度的增大，毛刺的宽度有下降的趋势，毛刺的高度基本保持不变。总体说来，毛刺的大小随切削速度的变化并不明显。一般说来，切削速度变大，磨削热增大，但磨削力随着速度的增大反而降低，两者共同影响工件的塑性变形。

以上两个因素可通过专用仿真软件，如有限元仿真软件，对阀芯工作边磨削进行仿真，模拟磨削过程，参数根据磨削实际设定，同时对产生的毛刺大小进行测量，然后对仿真参数做相应变化，继续测量毛刺大小，找出参数变化对毛刺大小的影响规律。在参数仿真的同时，进行工艺试验对仿真结果做进一步验证，同时根据实际磨削产生的毛刺的大小的磨削参数与仿真结果进行对比，摸索出最经济、毛刺控制效果最佳的工艺参数，磨削深度(f)和磨削速度(v)。

步骤三、确定砂轮的材料及粒度：

钢类零件的精密和超精密磨削可采用刚玉和碳化硅磨料砂轮，根据生产经验，针对阀芯两种材料：Cr12MoV和440C，使用绿碳化硅材料的砂轮磨削最佳。

砂轮粒度的选择，随着粒度的变大，零件表面质量会显著提高，而磨削毛刺的高度和宽度值均有减小的趋势，这是因为当砂轮粒度增大时，磨粒就越细，对应磨粒刃口半径越小，磨削温度和磨削力变化小，塑性变形小，零件表面质量高且不易产生毛刺。粒度一般选取F80-F120。砂轮硬度的选择：精密磨削时，砂轮硬度以选用K、L为宜，同时，砂轮修整为宽5、10两面平行度0.001以内，圆角R0.5。

步骤四、确定磨削工艺参数：

精密外圆及轴向磨削加工的表面质量和生产效率与砂轮速度、工件速度、轴向进给量、背吃刀量和光整等有关。

砂轮速度v_s的计算按公式(1)：

式中：

v_s――砂轮速度，单位为米/秒(m/s)；

d_s――砂轮直径，单位为毫米(mm)；

n_s――砂轮转速，单位为转/分钟(r/min)。

工件速度v_w的计算按公式(2)：

式中：

v_w――工件速度，单位为米/分钟(m/s)；

d_w――工件直径，单位为毫米(mm)；

n_w――工件转速，单位为单位为转/分钟(r/min)：

砂轮速度与工作边表面的粗糙度有直接的关系，当砂轮在一定值时，砂轮表面的微刃抛光作用增强，表面质量好，我砂轮速度超过这一值时，由于磨削产生的热量增多，容易使表面产生烧伤，同时机床的振动也相应增大，工作边表面质量会产生波纹等缺陷。

对轴向精密超精密磨削，适当增加工作转速，对于提高工件表面质量有易，但也不是越大越好，应根据机床及生产实际合理选择。

综合上述磨削参数及砂轮参数及加工实际，以Φ6.4规格的阀芯为例，加工工艺参数为：砂轮转速2300r/min，工件转速250r/min，光整时间30s，砂轮宽度7mm。

步骤五、毛刺去除：

如图1所示，一套阀芯去毛刺装置，包括机床顶尖1，阀芯2，砂轮3，工具4，阀芯2固定在两个顶尖1之间，砂轮3、工具4与阀芯2相接触；通过上述装置去除磨削工作边时产生的毛刺。

Claims (5)

1.一种伺服阀阀芯工作边微小毛刺在线同步去除方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一、确定工艺流程；步骤二、确定阀芯工作边磨削参数；步骤三、确定砂轮的材料及粒度；步骤四、确定磨削工艺参数；步骤五、毛刺去除。

2.根据权利要求1所述的一种伺服阀阀芯工作边微小毛刺在线同步去除方法，其特征在于：所述步骤一中，工艺流程为：

1)调质处理，改善材料性能；2)数控车削阀芯外形，其中工作边留0.15mm加工余量；3)真空淬火热处理，提高零件硬度；4)研磨阀芯磨削加工基准即两端顶尖孔；5)半精密磨削阀芯外圆及工作边；6)半精密磨削阀芯反馈小槽；7)-70°～-80℃冰冷处理2个小时；8)金相检验阀芯外圆是否存在裂纹等缺陷；9)研磨阀芯两端顶尖孔；10)精密磨削阀芯反馈小槽；11)精密磨削阀芯外圆，与阀套内孔配磨削，保证间隙要求；12)精密磨削阀芯四个工作边，同步去除产生的微观毛刺；13)加工质量检验。

3.根据权利要求1所述的一种伺服阀阀芯工作边微小毛刺在线同步去除方法，其特征在于：所述步骤二中，阀芯工作边磨削参数主要包括磨削深度(f)和磨削速度(v)；通过仿真软件对以上两个因素进行仿真，确定参数变化对毛刺大小的影响规律；在参数仿真的同时，进行工艺试验对仿真结果做进一步验证，得出磨削深度(f)和磨削速度(v)。

4.根据权利要求1所述的一种伺服阀阀芯工作边微小毛刺在线同步去除方法，其特征在于：所述步骤三中，针对阀芯两种材料：Cr12MoV和440C，使用绿碳化硅材料的砂轮；粒度选取范围为F80-F120；砂轮硬度的选择：精密磨削时，砂轮硬度以选用K、L，同时，砂轮修整为宽5、10两面平行度0.001以内，圆角R0.5。

5.根据权利要求1所述的一种伺服阀阀芯工作边微小毛刺在线同步去除方法，其特征在于：所述步骤四中，

砂轮速度v_s的计算按公式(1)：

<mrow> <msub> <mi>v</mi> <mi>s</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>&amp;pi;d</mi> <mi>s</mi> </msub> <msub> <mi>n</mi> <mi>s</mi> </msub> </mrow> <mrow> <mn>1000</mn> <mo>&amp;times;</mo> <mn>60</mn> </mrow> </mfrac> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

式中：

v_s――砂轮速度，单位为米/秒(m/s)；

d_s――砂轮直径，单位为毫米(mm)；

n_s――砂轮转速，单位为转/分钟(r/min)。

工件速度v_w的计算按公式(2)：

<mrow> <msub> <mi>v</mi> <mi>w</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>&amp;pi;d</mi> <mi>w</mi> </msub> <msub> <mi>n</mi> <mi>w</mi> </msub> </mrow> <mn>1000</mn> </mfrac> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

式中：

v_w――工件速度，单位为米/分钟(m/s)；

d_w――工件直径，单位为毫米(mm)；

n_w――工件转速，单位为单位为转/分钟(r/min)。