大型不锈钢球阀-球芯体机加工工艺探讨

曾科 江威波 孙强

此产品加工难点在材料为304不锈钢，材料切削难，加工过程中变形量大，加工时变形难控制，球直径大在300至1000之间，球表面圆度在0.005mm以内，粗糙度0.2以内。精度要求高，直径越大精度越难控制。

以下是大型球芯加工方法和改进方向：

一、工艺分析

一.因为阀门球体选择的材料是奥氏体304不锈钢，材料的特点是塑性强，不好加工，切削的时候，刀尖接触处容易产生切削瘤，刀具容易因切削瘤而损坏，划伤工件表面，受热容易变形，就面临一个重要加工变形问题，主要是摩擦阻力大和切削不够充分造成变形，再因为不锈钢加工变形比较大，不容易控制，变形在每序机械加工的过程当中，都会出现且不容易控制，这就需要在每序加工中，使工件和切削处始终保持相对的一个低温状态，机加工过程中，温度不升，保持原温度状态，产品就不容易变形。变形相对直径小点来说，直径越小变形就越小，变形还容易控制，当直径越大变形就越难控制，外圆直径750内孔直径500，连接孔直径80的位置度，因为产品直径大，相对来说，它的变形就越大，控制变形就越不容易控制，难度增加很多。变形有机械加工产生有多种情况，在机械加工过程中，工装没有做好，接触面积太小，热能传不出去，材料导热性能差，导致热量传不出去，传热不充分，热量散热不均匀等。切削液导致变形的情况有，有切削液水流太小，切削液温度太高，水的比例太小，浇水的方式等导致产品变形。刀具的问题导致变形有，刀具材料问题，刀尖R的选择，装刀的中心过高等导致产品变形。转速的问题导致变形有，转速太高，阻力过大，进给过大，摩擦力增大，导致传热不充分使产品变形。

二.防碰问题，因产品大，产品的转移吊装困难，工序之间转运，装夹，的防护要做好。

三.粗糙度问题，因为球体直径750，要求粗糙度0.4，且直徑又大，需要选择大机床，精度高的机床，来保证机加工的精度。

四.电镀问题，因为直径大，重量又重，表面要求防护好，不能有磕碰现象，对于电镀转运，装夹都会带来挑战。 二.工艺方案产品在加工过程中选择什么设备.做什么专用工装才能保证产品质量，提高效率，节约生产成本，使产品能达到更好的性价比，来赢得客户，占领市场，为企业创造更大的经济效益。机加工的工序方案，锻件→退火→车削半精加工→车削精加工→插键槽→磨球面→钳工→电镀

1.锻件 成型锻件主要是提高材料的强度和硬度，使材料均匀变形，消除一定的内应力，使加工余量均匀，减少加工余量，减少加工时间，提高效率，节约生产成本。

2.退火 正火的目的主要是使材料304的结晶细化，消除残余应力，降低硬度，得到满意均衡的强度，而且可以明显提高韧性，材料的综合力学性能可以大大的改善，非常明显的改变切削性能，便于加工，节约时间，降低生产成本。

3.车削半精加工 用大型卧式数控车床加工内孔，半精加工外圆，用工装压球体外圆，先车孔直径500mm，倒角C2，调头校正总长446倒角C2两端留余均匀，用专用转运箱搬运。防止磕碰伤。用芯轴工装内孔.C2倒角定位，压两端C2倒角固定球座，孔同轴，半精循环加工外圆，使外圆留余0.10，球座孔和外圆同轴度≤0.03，圆度≤0.03，球座外圆粗糙度3.2以内，用专用转运箱搬运。防止磕碰伤，不锈钢加工有它的特殊性，在机械加工过程中，选择不锈钢加工专用刀具，刀具尽量选择强度高的，导热性能好的刀片，刀具刃口要保持锋利，使排屑通畅，减少阻力，减少加工硬化，延长刀具寿命，浇切削液充分，达到降温目的，减少产品变形，选择低速加工，选择较大的进给量进行切削加工。

4.精车削 用法兰环工装压紧，校孔500精车轴孔直径80至尺寸。用销钉定位直径80孔，调头车另一端销钉孔直径80，保证两孔同轴0.02以内，且与主控垂直≤0.10，粗糙度3.2以内。用专用转运箱搬运。防止磕碰伤。

5.插键槽 用法兰环工装压紧，轴孔内孔80直径定位，插键槽22宽深107，用专用转运箱搬运。防止磕碰伤。

6.磨球面 用大型卧式车床，用法兰环工装压紧，用工装旋风磨削，转速2000/分，磨削球外圆750至尺寸，球圆度0.01以内，粗糙度0.02以内，与两个销轴孔直径80同轴度，保证在≤0.03以内。用专用转运箱搬运。防止磕碰伤。

7.钳工 打磨孔相交处菱角打顿，没有毛刺，过渡圆滑。用专用转运箱搬运。防止磕碰伤。

8.电镀 镀硬镍.要求镀层0.10-0.12mm，硬度650-700HV，镀层公差≤0.003mm，要求镀层均匀，没有飞边毛刺等电镀缺陷。

要加工好类似产品，目前在我们国内的人员技能.设备.材料.工艺等，与国外相比还有一定的差距，我相信在不久的将来，随着我国的提出智能4.0目标的出台，通过我国科研人员不断努力，我们的产品会越做越好。

作者简介：曾科（1973-），男，四川成都人，汉族，职称：助理工程师，大专，研究方向：机械加工工艺。