于宗善
(江蘇省新沂中等專業學校, 江蘇 新沂 221400)
“揚頭六通”,顧名思義,形狀像羊頭,六面相通。它屬于形狀不規則體,實物圖見圖1,“揚頭六通”體積很大,兩個錐面結構,中間柱面與錐面各成25°與45°關系,在與垂直面25°的錐形面分布4個平面,相對兩個各成90°,上下兩平行面一圓一方共六面,六面均為法蘭面,其上均布分列螺栓孔,中間各有主孔,孔口有墊環槽。各主孔相匯于一點,把各法蘭面連接起來。它主要用于石油輸送過程中各管道連接交匯處,通過法蘭面連接,將五個方向輸送過來的油氣匯集這里,由第六面上的主孔輸送出去,是油氣輸送過程中比較關鍵的部件。法蘭面上的墊環槽是與法蘭管線密封的關鍵,墊環槽的幾何形狀都是帶有23°斜坡的二維輪廓形狀,見圖2所示。槽中放有墊環,兩個法蘭面靠螺栓連接,在槽中的墊環由于受力與槽的側壁形成線接觸,起到密封作用[2],由于使用環境比較惡劣,密封區域容易被腐蝕,故環槽側壁的表面質量和尺寸精度相當嚴格。
圖1 揚頭六通實物圖
圖2 墊環槽圖(mm)
立式車床(盡可能多地去除余量及車出下道工序的裝夾空間)→臥式車床(車出與豎直面成25°的錐面,以及端面,截出長短及中間主孔)→鏜銑床(銑錐面上的四個平面,盡可能多去除余量)→鉆床(鉆四個斜面上的孔)。
臥式車床(精加工25°錐面及端面,保證其尺寸符合要求)→立式銑床(精銑后斷面,與前端面平行)→臥式加工中心(精加工四個斜面,及精鏜各孔,銑墊環槽,打孔攻絲)→立式車床(車45°斜面,精車主孔各尺寸)。
法蘭面墊環槽要求有較高的密封精度,加工難度很大,普通車削加工很難保證表面質量和尺寸精度。通常的法蘭面墊環槽在臥式普通車床上或臥式數控車床加工,由于“揚頭六通”結構異形,在車床卡盤不易裝卡,故采用加工中心加工。工藝路線如下:Φ7.5 mm鉆頭鉆工藝孔→Φ8 mm立銑刀銑圓柱槽→23°成形立銑刀,兩面擴刀,留下少許余量→23°成形立銑刀精加工兩面,達到尺寸及表面粗糙度要求→45°倒角刀尖角倒鈍。
從墊環槽的加工路線來看很簡單,就是一個的圓環槽,不過要達到所要求的表面粗糙度及尺寸精度,相對較難,第一從刀具選用上考慮,整體合金銑刀較好,采用高速旋轉加工,提高表面質量。第二是從加工余量上考慮,粗加工為精加工留下最合適的余量最為關鍵。因為在加工過程中既要考慮到量要壓住刀刃,又要計算好余量不能過大而損壞刀刃。
傳統的加工過程是:垂直下刀→兩面直接擴刀圓周銑削→垂直提刀,所編數控加工程序如下:
理論上,該程序完全符合數控加工的編程要求,但是,實際加工效果卻不盡人意,首先是在下刀點處,圓環槽側壁及底部刀痕非常明顯,并且刀痕深度較深,這些刀痕將直接影響到槽的密封效果;其次是下刀點附近槽寬尺寸波動較大,機加工精度不夠。這兩點缺陷表明,墊環槽加工質量精度不夠的特征都體現在下刀點及其附近。在提高加工精度時,考慮從下刀方式上找問題,并對其提出改進措施。
由于墊環槽在高壓密封過程中屬于線接觸密封,起刀點不能留下任何刀痕,所以在加工過程中做了一些優化調整。首先,改變銑削過程中的進刀路線,將原來的直接進刀改為圓弧進刀,改變加工層數,將原來的一層到位的加工過程改變成粗精兩層加工,粗加工為精加工留下少許余量,進而保證其尺寸精度與表面質量,改后的加工程序如下:
經上述程序的加工,墊環槽側壁的表面質量及尺寸精度可以滿足零件的密封要求。
從這一實例可以看出,不管多復雜的零件,只要經過實際加工過程的多次檢驗,不斷摸索改進,就能達到要求的加工精度,更好地滿足使用要求。