1 引言
閥門密封的可靠性是電動氣閥門組的重要特性。臺座作為閥門組的重要零件之一，其密封型面的尺寸精度和表面粗糙度能否滿足設計要求，就尤其重要。而臺座上放置彈簧的環形槽的加工質量對閥門銜鐵能否在工作中平穩滑動，起著不可低估的作用。在現有的加工條件下，采用普通精密車床，通過合理安排工藝路線，正確選擇定位基準和裝夾方法，選用合適的加工刀具及其材料，控制切削參數，選擇可靠的測量方法，從而保證了臺座的加工精度。
2 臺座的結構特性和技術指標
密封型面尺寸小，為R0.12±0.01；表面粗糙度要求高，Ra 值為0.4μm；型面凸出高度小，僅為0.07+0.01mm。
在密封型面的外側有一窄而深的環形槽，其大、小直徑分別為φ7.0、φ4.5，槽底表面粗糙度要求Ra 值為3.2μm。
密封型面、環形槽和中心孔與焊接配合面間的同軸度誤差不大于R0.03mm，與端面的垂直度誤差不大于0.05mm。
3 影響密封型面和環形槽加工質量的因素及控制措施
3.1 機床精度對密封型面加工質量的影響
采用普通精密車床加工臺座，其密封型面的加工依靠成型锪鉆來完成。將工件夾持于三爪卡盤上，成型锪鉆定位于車床尾座。因此，車床旋轉主軸與其尾座之間的同軸度是否滿足工藝要求就直接影響到密封型面的尺寸精度。如同軸度差，將使所加工的密封型面內側尺寸加大（如圖1、圖2 為圓滿的密封型面與有缺陷的密封型面的對比示意圖），型面不能形成圓滿的R0.12 半圓形，嚴重時可形成瘦、尖狀，嚴重影響閥門密封的重復性。此外，如果車床導軌磨損，形成卡盤中心偏高、車床尾座中心偏低的現象，也會形成不飽滿的密封型面。
因此，在加工前，要仔細檢查、調整車床主軸與其尾座之間的同軸度，誤差不大于0.02mm，同時檢查車床導軌的磨損程度。所采用的方法是：將杠桿百分表座固定于三爪卡盤上，成型锪鉆裝夾于車床尾座上，百分表表頭壓在成型锪鉆的外圓上，用手轉動三爪卡盤，觀察百分表指針，其上下、左右的變化值應不大于0.02mm。
3.2 成型锪鉆的制造精度對密封型面加工質量的影響
在車床主軸和其尾座之間的同軸度誤差滿足工藝要求的前提下，成型锪鉆的制造精度對密封型面的加工質量起著決定性的作用。如果成型锪鉆的刃口尺寸偏大，則加工出的密封型面將會肥而寬，使密封比壓降低而影響閥門的密封性；如果成型锪鉆的刃口尺寸偏小，則加工出的密封型面將會瘦而尖，嚴重時會使銜鐵受損而影響閥門密封的重復性。因此，加工前選擇合格的成型锪鉆就至關重要。按現有批量生產，一般需定制5～8 把成型锪鉆，在正式加工工件前，用與工件相同的材料，每把成型锪鉆加工3 件試刀件，并對試刀件進行剖切、計量檢查。以此驗證成型锪鉆是否合格，同時也驗證了車床旋轉主軸與其尾座之間的同軸度誤差是否滿足工藝要求。對尺寸合格的成型锪鉆，用25 倍左右的工具顯微鏡檢查其刃口是否鋒利。在批生產過程中，隨時檢查成型锪鉆的刃口狀態，每加工完一件工件，都用浸透煤油的脫脂棉將成型锪鉆的刃口擦洗干凈，同時觀察其刃口有無崩口、積屑瘤等。以保證密封型面處的表面粗糙度；對加工完的工件也隨時監控，逐件用25 倍左右的工具顯微鏡檢查密封型面的圓弧狀態，觀察密封型面是否圓滑、飽滿、表面粗糙度是否達到要求、有無劃傷、碰傷等缺陷，并與合格的試刀件做對比。
3.3 機床精度對環形槽加工質量的影響
采用普通精密車床加工臺座上的環形槽，依靠環孔鉆來完成。將工件夾持于三爪卡盤上，環孔鉆定位于車床尾座。因此，同加工密封型面一樣，車床旋轉主軸與其尾座之間的同軸度誤差及車床導軌的狀況對環形槽的尺寸精度有著很大的影響，加工前必須仔細檢查、調整車床旋轉主軸與其尾座之間的同軸度誤差和車床導軌的磨損程度，檢查方法及工藝要求同上。
4 加工工藝分析
臺座機械加工工藝路線為：粗車密封型面，車環形槽（工序1）→ 精車密封型面（工序2）→ 拋光密封型面（工序3）→ 精車其余尺寸。其中精車、拋光密封型面為關鍵工序。
4.1 工序1
在工序1 中，先鉆出工件中心孔，再粗車密封型面，徑向留約0.1～0.2mm（單邊）的精車余量，軸向留余量約0.05mm，表面粗糙度Ra 值應不高于1.6μm，然后車環形槽成型，選擇車床轉速約120r/min，進刀量約0.02～0.03mm，勤退刀，每次退刀后要用軟毛刷沾工業用豆油將粘附于刀具上的鐵屑清除干凈，盡可能使排屑暢通。并用專用塞規和環規檢查加工尺寸。專用塞規尺寸為：通端φ 7 . 0 ± 0 . 0 1 mm， 止端φ 7 . 0 + 0 . 1 2 ～φ 7 . 0 + 0 . 1 3mm； 專用環規尺寸為： 通端φ4.5+0.01mm，止端φ4.5-0.11～φ4.5-0.10mm。
4.2 工序2
工序2 為關鍵工序。采用精鏜軟爪裝夾工件，以減小積累誤差。每裝夾一次，要用脫脂棉浸汽油擦凈軟爪，以防因多余物墊入而影響工件的形位公差。用合格的成型锪鉆加工密封型面時，車床轉速約100r/min，進刀量約0.01～0.02mm，同時仔細觀察，以刀具A 面與工件B 面似接觸而未接觸時停止進刀（見圖3），并在此位置停留2～3 秒，在車床停止轉動前退出成型锪鉆。否則，在密封型面處可能形成徑向的刀具壓痕。
4.3 工序3
工序3 也是關鍵工序。拋光加工是物理作用和化學作用對加工表面的綜合，對密封型面的拋光不但要求低的表面粗糙度，而且要求很高的尺寸精度，用摻有硬脂酸、油酸、脂肪酸和工業甘油的研磨膏加一定比例的煤油調和成糊狀作為拋光劑，可以促進加工表面形成氧化膜，同時加速拋光過程。所以，用麂皮加此拋光劑高速拋光密封型面，車床轉速約1200r/min，時間控制在2～3秒之內，效果比較理想，可以達到要求的表面粗糙度Ra 值0.4μm，同時保證了密封型面的高度尺寸0.07+0.01mm。
4.4 加工環形槽用環孔鉆材料的選擇
在以往的加工中，深而窄的環形槽是加工中的一大難點。由于槽寬只有1.25mm，而槽深為6.5+0.1mm，工件材料為熱軋電工純鐵，極易生銹，在加工中無法澆注充足的冷卻液，排屑非常困難，極易發生打刀、扎刀而使工件報廢。批量生產前，往往要定制大量的刀具毛坯，而且在做生產計劃時要預投出為數不少的報廢量，以保證配套數量。另外，對操作者而言，反復刃磨刀具，增加了勞動量，也降低了生產效率。
針對以上問題，分析認為，在刀具幾何參數相同的前提下，選擇合適的刀具材料是提高刀具使用壽命的唯一途徑。經查閱資料，將刀具材料改為高速工具鋼，其碳化物細小均勻，韌性高，熱塑性好，淬火后硬度可達HRC65 左右，達到高強度和高韌性的配合，能夠滿足加工深而窄的環形槽刀具所需的韌性好、強度高的工藝要求。實踐證明，用此材料制作的環孔鉆，一把刀具可連續加工工件20 件左右，大大提高了刀具使用壽命，提高了生產效率。
4.5 加工過程中切削液的選擇
切削液的潤滑作用是減少刀具與工件間的磨擦，同時帶走一部分切削時產生的熱量，以防止切屑瘤的產生。因此，切削液首先要能滲透到接觸面上，然后在刀面上濕潤開來，還必須能牢固地附著在刀面上形成一層膜而起到潤滑作用。只有獲得較好的吸附膜，才能使工件獲得較小的表面粗糙度。由于工件材質為熱軋電工純鐵，極易生銹，所以粗加工時可選用普通的水溶性切削液，但必須在工序完成后立即用煤油、汽油將工件清洗干凈，吹干后置于防銹油中，精加工時則選用工業用豆油，使工件獲得較小的表面粗糙度。
5 臺座加工中應注意的幾個問題
用于驗證成型锪鉆是否合格的試刀件，必須經研磨、拋光，并且保持密封型面R 輪廓尖銳而無毛刺，不可用磨床磨削。
在加工及周轉過程中，要用防銹油保存工件，嚴防銹蝕。
精加工完成后，必須徹底清除殘留在工件表面上的工業用豆油，以防豆油殘渣依附于工件表面形成多余物。
清洗工件時，應用浸透煤油或汽油的脫脂棉輕輕粘洗密封型面，并在煤油或汽油中涮洗干凈后晾干（也可用凈化的壓縮空氣吹干，但不可對著密封型面吹），不可擦拭，以防劃傷。
6 結束語
經過幾批產品加工，產品質量滿足工藝、設計要求。經改進刀具材料，提高了刀具的使用壽命，提高了生產效率。
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