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1、水龙头阀芯的加工工艺分析摘要：我们在加工生产中碰到加工工艺较难且加工材料较硬时，往往 难保证产品的加工质量；本文通过对水龙头阀芯的加工分析，论述此 产品在加工过程中的难点，制定合理的加工工艺，选用合适的加工刀 具，解决加工难点；保证了工件的质量和要求，提高了生产效率，证 合格率，经实践证明，具有很好的使用性。关键词：数控加工 数控加工工艺材料及刀具引言：由于不锈钢材料由于韧性大、热强度高、导热系数低、切削时 塑性变形大、加工硬化严重、切削热多、散热困难等原因，造成刀尖 处切削温度高、切屑粘附刃口严重、容易产生积屑瘤，既加剧了刀具 的磨损，又影响加工表面粗糙度。此外，由于切屑不易卷曲和折断， 也
2、会损伤已加工表面，影响工件的质量。为提高加工效率和工件质量， 正确选择刀具材料、车刀几何参数和切削用量至关重要。正文：以水龙头阀芯零件为例，加工分析及工艺如下：一、分析零件工艺：（一）、零件图与零件样品，该零件（调节环）的材料是不锈钢。a I（二）、零件加工的难点及解决的措施:1、左端要求光滑过渡，并且粗糙度要求达到0.8um；左端有三 段组成：外圆锥面、过渡圆弧面和内圆锥面；在数控车床上加工，按 常规方法加工，它们只能同时加工其中二段，即外圆锥面和过渡圆弧 面，或过渡圆弧面和内圆锥面，则会出现接痕，这样肯定达不了图纸 要求。解决措施：针对这种情况，开始采用的方法是用白钢刀在线切割机上 加工成
3、成形刀，虽然形状可以达到图纸要求，但粗糙度达不到图纸要 求；因为线切割加工出来的表面粗造度比较低的；还需要人工打磨、 抛光，产品加工可达图纸要求；但是很不耐用。后来用合金刀取代白 钢刀，用线切割割成成形刀，同样要人工打磨和抛光，耐用性比白光 刀好些，但人工打磨、抛光困难，发现局部磨损严重，则刀刃轮廓线 不光滑，零件表面的光洁度达不到图纸要求，还是不可行。后来用线切割将合金刀，割成球形，刀刃轮廓线呈圆形；根据刀 刃上各点到其圆心的距离相等，则其圆心的轨迹与零件的轮廓线形状 一致，大小只相差刀刃圆弧半径，则可直接按零件的轮廓线来编程， 另加刀补；程序上无问题；当初加工的效果还可以，用的时间一长则
4、又出现成形现象-刀刃强度不够，局部磨损不一致；加上割出来球 形刀，本身不光滑，需要人工打磨、抛光，对大批量生产的零件用这 样的刀具，还是不现实。最后采用30。机架刀取代上面自己加工的刀具，市面可以买到， 大大地减轻了刀具制作的成本；但装于刀架时，不能象平常的外圆刀 一样安装，因为那样装置是无法同时加工三段不同的轮廓面；而要象 安装镗孔刀一样朝向，但刀柄尾往内偏8左右，再固定于刀架上，这样就可以同时加工零件的外圆锥面、过渡圆弧面和内圆锥面。如图 所示机架刀同时加内外圆锥面的安装：2、右端面也要求密封，除了用密封圈来密封外，还要求螺纹能 密封；因此加螺纹时有精度要求(M18xl.5-g6)在数控加
5、工用牙规 测量，这一点容易达到。3、最后一段工序的装夹问题：零件两端都有加工要求，都不容许直接夹一端，去加工另一端；加上 该零件又小,长度为10.7mm,最大直径才 19.8mm,零件厚度才2.2 mm 左右；唯一的方法是利用夹具来协助加工。解决措施：开始用45#钢车一个夹套，一端是外面带有锥度，另一端 是外面圆柱形的，带有内螺纹(M18x1.5-g6)，正好与零件的外螺纹 相配；用线切割割出一个开口。将夹套装于卡盘内爪上，再装上已车 好螺纹的零件，然后收紧卡盘，则可加工左端面。一端外面带锥度的 目的是，当卡盘内爪收紧时，夹套会变形，正因带锥度的一边，截面 积小些，变形大些，则夹套变形后，其内
6、层会出现一端大，另一端小 的现象(带锥度的一端变小些)；这样可以防止加工时，在切削力的 作用下产生转动的现象。当初，用来加工该零件效果真不错，但是用 一段时间后，发现夹套的开口张不开。后来，用20Cr取代45#钢， 效果稍微好些，但还是不耐用；同样方法用不锈钢还是不理想；最后 用65Mn退火后加工所要的尺寸，再淬火加中温回火，效果还不错。 专用夹具，如图所示：二、为确保零件的加工质量，根据被加的零件材料选择好刀具：（一）、刀具材料的选择 合理选用刀具材料是保证高效率加工不锈钢的决定因素。根据不锈钢 的切削特点，刀具材料应具备足够的强度、韧性、高硬度和高耐磨性 且与不锈钢的粘附性要小。常用的刀具
7、材料有硬质合金和高速钢两大类，形状复杂的刀具主 要采用高速钢材料。由于高速钢切削不锈钢时的切削速度不能太高， 因此影响生产效率的提高。对于较简单的车刀类刀具，刀具材料应选 用强度高、导热性好的硬质合金，因其硬度、耐磨性等性能优于高速 钢。常用的硬质合金材料有：钨钻类（YG3、YG6、YG8、YG3X、YG6X）, 钨钻钛类（YT30、YT15、YT14、YT5），通用类（YW1、YW2）。YG 类硬质 合金的韧性和导热性较好，不易与切屑粘结，因此适用于不锈钢粗车 加工；而YW类硬质合金的硬度、耐磨性、耐热性和抗氧化性能以及 韧性都较好，适合于不锈钢的精车加工。加工lCrl8Ni9Ti奥氏体不
8、锈钢时，不宜选用YT类硬质合金，由于不锈钢中的Ti和YT类硬质 合金中的Ti产生亲合作用，切屑容易把合金中的Ti带走，促使刀具 磨损加剧。（二）、刀具几何角度的选择刀具切削部分的几何角度，对于不锈钢切削加工的生产率、刀具 耐用度、被加工表面粗糙度、切削力以及加工硬化等方面都有很大的 影响，合理选择和改进刀具几何参数是保证加工质量、提高效率、降 低成本的有效途径。1、车刀前角Y0的选择前角的大小决定刀刃的锋利与强度。增大前角可以减小切屑的变 形，从而减小切削力和切削功率，降低切削温度，提高刀具耐用度。 但是增大前角会使楔角减小，降低刀刃强度，造成崩刃，使刀具耐用 度下降。车削不锈钢时，在不降低刀
9、具强度的条件下，应把前角适当 取大一些。在刀具前角大时其塑性变形小，切削力和切削热降低，减 轻加工硬化趋势，提高刀具耐用度，一般刀具前角宜取1220。2、车刀后角a。的选择在切削过程中，后角可以减小后刀面与切削表面的摩擦。若后角 过大，则楔角减小，使散热条件恶化，刀具刃口强度下降，降低刀具 耐用度；若后角过小，摩擦严重，则会使刃口变钝，增大切削力，增 高切削温度，加剧刀具磨损。在一般情况下，后角变化不大，但必须 有一个合理的数值，以利于提高刀具的耐用度。车削不锈钢时，由于 不锈钢的弹性和塑性都比普通碳素钢大，所以刀具后角过小会使切断 表面与车刀后角的接触面积增大，摩擦产生的高温区集中于车刀后
10、角，加快车刀磨损，降低被加工表面光洁度，所以车削不锈钢时的车 刀后角要比车削普通碳钢时稍大一些，但后角过大又会降低刀刃强 度，直接影响车刀的耐用度，因此，一般情况下车刀后角宜取6 10。3、车刀主偏角Kr的选择当切削深度ap和进给量f不变时，减小主偏角Kr可使散热条件 得到改善，减少刀具损坏，使刀具切入、切出平稳。但主偏角减小又 会使径向力增大，在切削时容易引起振动。车削不锈钢的硬化倾向性 强，易产生振动，振动又会使加工硬化严重。因此，主偏角一般宜取 4590。具体角度应根据机床、零件、刀具系统的刚性和切削用 量来选择。4、车刀刃倾角入s的选择刃倾角可控制切屑流向，当刃倾角入s为负值时，切屑流
11、向已加 工表面；当刃倾角入s为正值时，切屑流向待加工表面。为了使切屑 不划伤已加工表面，在精加工时，刃倾角入s值为正值。当入s为正 值时，刀尖强度低并首先接触工件，易损坏；当入s为负值时，刀尖 强度高，耐冲击，可避免崩坏刀尖，切入、切出平稳，车削不锈钢时， 一般刀具刃倾角宜取020。三、根据刀具及被加的零件材料选择切削用量切削用量的大小对生产效率和加工质量有很大影响，因此在确定 了刀具的几何参数以后，还要选定合理的切削用量。在选择切削用量 时，应注意考虑以下因素：一是要根据不锈钢及各类毛坯的硬度等来 选择切削用量；二是要根据刀具材料、焊接质量和车刀的刃磨条件来 选择切削用量；三是要根据零件直径
12、、加工余量和车床精度等来选择 切削用量。同时为了抑制积屑瘤和鳞刺的产生，提高表面质量，在采 用硬质合金刀具进行加工时，切削用量应比车削一般碳钢类工件稍低 些，特别是切削速度不宜过高（vc=5080m/min）；切削深度ap不宜 过小，以避免切削刃和刀尖划过硬化层，ap=0.44mm；因此进给量 f 对刀具耐用度影响不如切削速度大，但会影响断屑和排屑，拉伤、 擦伤工件表面，影响加工的表面质量,进给量一般取f=0.10.5mm/r。切削用量的选择 合理选择刀具材料、刀具几何角度和切削用量，对于提高不锈钢 切削加工的生产效率和加工工件质量是完全能够实现的。 安排零件的加工流程（即零件的数控加工工艺）
13、：（一）、先夹左端，加工右端：用外圆刀加工外圆的尺寸ei9.8mm、ei5.85mm （M18xl.5牙的大径） 及倒角；用内孔刀加工内圆011.2mm，其内的六角槽毛坯已带有（由 冲床冲压而成的）；用切槽刀加工15.7，有光洁度的要求；用螺纹 刀加工M18x1.5，并牙规检测达标。（二）、用夹具装夹右端的螺纹，加工左端： 用外圆刀加外圆015.7、台阶及倒角和精加工外圆锥；内孔刀加工内 圆锥和过渡圆弧；最后用机架刀同时加工外圆锥面、过渡圆弧面和内 圆锥面。编制零件的加工工艺卡：数控加工工艺卡（厂名）数控加工工艺卡片产品代号零件名称零件图号工序序号程序编号夹具名称夹具编号使用设备车间-i- r
14、 H 口 工步号工步内容刀具号刀具规格主轴转速r/min进给速度mm/min背吃刀量1加工右端面T0190硬质合 金端面车刀粗 800/精 1200100/601/0.52切槽T02切断刀精800精40精0.53加工右端螺纹T0460螺纹刀10004粗加工左端外圆轮廓T0190硬质合 金端面车刀粗800粗80粗1.55精加工左端内圆轮廓T02内孔刀800800.36精加工左端内外轮廓T0330机架刀1300400.3编制审核批准共页第页四、编制零件的加工程序：O1234G00X100Z150M09%1234T0202G00X100Z150S800T0101S800M03G00X13.94Z3M
15、08G00X25Z1M08G01Z0.5F100G01X10F80G03X12.46Z0.03R0.3F80G00X25Z3G01X11.2Z-1.75F100G71U1R0.5P1Q2U0.5W0.3F100Z-9.9N1G01X13.94F300X12.8Z-10.7Z0.5F80G00X10M09G02X15.34Z0.1R0.3F100Z150G01X15.7Z0.21X100Z-5F50T0303S1300X18.8G00X25Z-1.21M08X19.8Z-5.5G01X15.7F100N2G01X25F300G01X14.48Z-0.2F40X100M05M30G03X13.4Z-0.2R0.3F40 G01X12.4Z-3.21F40 G00X10M09 Z150通过以上实例我们可以认识到：要保证、提高零件的数控加工 的精度，首先必须分析零件的结构和要求，熟悉数控加工工艺，确定 合理工艺方案，必要时还要借助夹具来装夹，保证工件的精度和工艺 设计要求，以
