复合专用刀具加工阀体外圆及内孔

中捷机床有限公司 （辽宁沈阳 110142） 田立敏

近年来油田用阀体的数量越来越多，阀体零件中法兰端面和外圆的加工一直是该行业重点加工的部位，也是加工效率比较低的地方，图1为阀体的零件图。

图1 零件图样

1.使用设备状态

由图1 所示，该零件的主要加工部位是左右法兰两端面、外圆φ（120±0.08）mm、外圆倒角、内孔φ65mm、内外斜面及孔。

在没有使用数控机床之前，加工阀体有两种方法：①采用专机，需要两台专机来完成。第一，用两个动力头从两端同时加工，完成两个法兰面中孔的加工（见图2）。第二，用两个动力头从两端同时加工，完成两个法兰面外圆、倒角及背面的加工。②采用专机和车床联合完成：第一，用专机，两个动力头从两端同时加工，完成两个法兰面中孔的加工（见图2）；第二，用车床通过两次装夹完成两个法兰面外圆、倒角及背面的加工（见图3）。

2.工艺分析

从以上使用设备情况可以看出，加工阀体的这两种方法的成本都比较高：第一种方法用两台专机，专机的加工特点是效率高，但柔性比较差，如果工件稍有一点变形，那专机就不能用了；第二种方法专机和车床配合，车床需要两次装夹才能完成，加工效率比较低。

针对阀体的这种加工特性，我们改进的方案是采用数控卧式铣镗加工中心，再配一个数控平旋盘，既可以满足车削外圆、法兰面、倒角的要求又可以满足镗内孔的要求，同时又可以解决加工效率问题。为了保证零件的加工精度要求，根据该件的轮廓尺寸，数控平旋盘选用德国丹得瑞生产，型号为UC200/BH。

图2 用专机加工法兰面的孔

图3 用立车加工外圆、倒角，车背面

虽然平旋盘选定了，但是平旋盘上刀具的选择也是很有学问的；从该工件的加工部位来看，既加工内孔、斜面又要加工外圆、倒角、反镗孔等，而且零件的尺寸又很小，最基本的刀具也得需要两把刀具才能完成这些内容。

在开始做此件的工艺方案时，我们采用两把刀，一把是车刀，车削工件的外圆及倒角、内孔及斜面（见图4）。另一把是反镗刀，反镗孔及80两端面（见图5）。但用这种方法需要配备两个平旋盘，不但增加了购置设备的成本，而且还增加了加工该件的加工时间（即需要更换平旋盘）。

图4 用车刀加工外圆、倒角及背面

图5 用反镗刀加工孔D80

3.复合专用刀具分析

为了提高工件的加工效率和减少采购设备的成本，我们想了很多办法，包括切削参数的调整、刀座的重新设计等，但效果都不明显，特别是成本这一点不容易降下来，后来我们通过认真地研究零件图样和刀具的图样，产生了一个大胆的想法，就是能否把这两把刀安装在一个平旋盘上，这样可以省一个平旋盘；我们经过认真的分析和仔细计算，认为这种方法是可行的，但前提是必须做到这两把刀分别加工各自部位时，刀具不能发生干涉才行。

零件尺寸如图6所示，阀体零件的尺寸是：φ80mm孔的内孔尺寸与法兰外圆的距离是20mm，那么这两把刀刀尖的最小尺寸只要大于25mm就可以保证两把刀分别加工时不发生干涉，设计中要把两把刀装在一个刀座上，这样才能节省一个平旋盘。

设计过程中，在充分满足刀杆刚性的情况下，设计成两把刀的中心距为75mm，保证了两把刀刀尖的最小距离为34mm，远远大于25mm，两把刀的安全距离是34mm－21mm=13mm，即两把刀在单独加工时都有13mm的空间，一把刀刀尖根本不能与另一把刀刀尖相碰，所以使用起来是安全的，加工时两把刀装在一个专用刀座上，专用刀座安装在平旋盘上，这样只用一个平旋盘既可以加工内孔，又可以加工外圆φ（120±0.08）mm，节省一个平旋盘，降低了成本。

复合专用刀具的图样（见图7）。复合专用刀具设计完成后在电脑上进行了实际的模拟切削，效果不错，没有发生干涉的地方。

图8及图9为用复合专用刀座加工外圆及内孔的图示。

图6 零件内孔尺寸与法兰外圆的尺寸

图7 复合专用刀具

图8 用专用刀座加工外圆

图9 用专用刀座加工内孔

4.结语

经过实际切削，上述加工方案是可行的、安全的，并且节省了一个平旋盘，同时又减少加工时间，这是一举多得的好事。

图10和图11分别是现场用平旋盘复合专用刀具加工阀体的照片。

图10 平旋盘上安装专用刀具

图11 用专用刀具加工内孔