液压阀块毛刺的预防与去除.pdf

第 1期 总第 1 8 8期 2 0 1 5年 O 2月 机 械 工 程 与自 动 化 ME CHANI CAI ENGI NEERI NG AUT0MATl 0N No ．1 Fe b． 文章 编号 1 6 7 2 6 4 1 3 2 0 1 5 O l 一 0 2 1 2 0 2 液压 阀块毛刺 的预 防与去 除 张 磊 ，唐 少楠 ，朱小明 ，杨丽红 1 ．上海理工大 学 机械 工程 学院，上海 2 0 0 0 9 3 ；2 ．上海豪高机 电科技有 限公 司，上海 2 0 1 1 0 2 摘 要 因毛刺造成液压 系统 的故 障对 系统 的安全及使 用都有重大影响 ，如何 降低毛刺 的生成进 而减 小其对 系 统 的危害 一直是 学者研 究的课题 之一。着重介绍液压阀块毛刺 的形成机理 ，通过 实验 等方法分析 了加工过程 中各要素对毛刺形成 的影响，并提 出 了行 之有效的方法 以减少加工 时毛刺 的生成，并介 绍 了目前比较常用 的 毛 刺 去 除方 法 。 关键词 液压 阀块 ；毛刺 ；工艺参数；预防；去毛刺 中图分类号 TH1 3 7 ． 5 2 文献标识码 B 0 引 言 液压 系统 中的液压 元件 目前 多采 用集 成化 配 置形 式 ， 将液压 阀集成在液压阀块 的表面 ， 形成的组合体称 之为液压阀组 。液压阀组具有结构紧凑、 密封性能好、 维护方便 、 便于技术保密等优点n ] ， 已广泛应用于各类 液压 传动 系统 中。 在液 压 阀块 的加 工 过 程 中， 不 可 避 免地 伴 随有 毛 刺 的产生 ， 对 液压 系统 危 害很 大 。 目前 ， 常用 的毛 刺尺 寸评 定 主要 是测量 毛刺 的 根部 厚 度和 毛 刺 高 度 厚 度 决定 了毛刺去 除的难 易程度 ， 高度反 映 了毛刺 的大 小 。对去毛刺质量的评价 ， 美 国生产加工工程师学会 和机械工程师学会参照表面粗糙度参数值范围的评定 规则 ， 将去毛刺质量划分了 9 ～1 0个等级 ， 但这种定量 方式还有待于在实践 中加以验证和修正l_ 2 ] 。 1 液 压 阀块钻 削加 工 毛刺 生成 与控 制 1 ． 1钻 削加 工 中毛 刺 的形 成机理 假定被加工工件材质均匀， 使用标准麻花钻钻头， 不 存 在偏 心 ， 钻 头切 削 刃 上 各 对应 点 的几 何 参 数 均 相 同， 工件装夹和定位不存在误差 ， 则根据钻削加工中的 实际切削状态 ， 可建立如 图 1所示 钻削加工 中切 出进 给 方 向 的 毛 刺 生 成 模 型 。 图 1 中 ， 钻 头 直 径 为 d mm ， 钻 削进 给量 为 ．厂 mm／ r ， 钻 头 顶 角 为 2 ， 工 件 厚 度 为 L。沿 着 钻 削 加工 的进 给 方 向 ， 被 加 工 工 件 的 终端 部材 料 在钻 削轴 向力 的作 用下 产生 扭 曲变形 。若 与钻 头主 切 削刃相 接触 的工件 上 z点 的变 形 量 为 ， 则 有 ① 当 一0时 ， 钻 削加 工能 够 正常 进行 ； ② 当0 n 口 为任 意点 处 的切削 厚度 成立 时 ， 随着 的 增大 ， 切削层面逐渐减小 ， 钻头对工件终端的挤压推力 增加 ， 此 时钻削仍能继续进行 ； ③ 当 ≥n 时 ， 此时切 削不能正常进行， 而是在钻削轴向力作用下 ， 工件终端 部材料 被 挤压 、 推倒 ， 从 而形 成钻 削加 工 中切 出进 给 方 向毛 刺 。 图 1 钻 削 加 工 中进 给 方 向毛 刺 生成 模 型 1 ． 2 钻 削加 工 中产 生毛刺 的影 响 因素 钻削 加工 中切 出进 给方 向毛刺 的形状 和尺 寸 与主 轴转速、 钻 削进 给量 、 工件 材料、 刀具 夹紧刚性 、 冷却 液、 钻头几何角度等因素有关 4 ] 。 随着主轴转速 的增大 ， 钻削效率提高的同时毛刺 的尺寸也有所减小。但转速太快会出现崩刀 、 卡滞等 ， 产生更大的毛刺 。随着进给量增加 ， 产生毛刺的高度 收稿 日期 2 0 1 4 0 5 0 6 ；修订 日期 2 0 1 4 1 0 1 8 作者简介 张磊 1 9 8 3 一 ，男 ，河北秦皇 岛人 ，在读硕士研究生 ，研究方 向为流体传动与控制 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 5年 第 1期 张 磊 ， 等 液 压 阀 块 毛 刺 的 预 防与 去 除 21 3 值 和厚 度 值均 增 大 。 在某 摇臂 钻 床上 以不 同 的 主轴 转 速 、 进 给 量及 钻 头在 4 5钢板 上进 行 实验 ， 得 到 的实 验 数 据 见表 1 ～ 表 3 。测量指标为毛刺的根部厚度 b mm 毛刺 的高度 h ram 。 表 1 钻 头 直 径 为 8 r n m 时不 同钻 削 速 度 和 进 给 量 下 常用 阀孔钻削 毛刺的根部厚度 高度 mmXmm 进 给量 转速 r rai n - 1 m m r 一1 5 O O 6 3 O 8 0 0 1 2 5 0 O ． 1 O 1 ．1 7 0 ．1 0 0． 81 0 ． 0 9 0 ． 3 6 0 ． 0 6 O ． 1 8 3 ． O 8 0 ． 0 7 1 ． 4 3 0 ． 0 7 2． 0 7 0 ． 0 9 3 ． 7 3 O ． 1 O O ． 2 O 2 ． 8 8 0 ．1 5 3 ． 5 3 0 ． 2 5 3． 7 4 0 ． 2 5 3 ． 3 6 O ． 1 3 0 ． 1 5 2 ． 5 2 0 ．1 9 2 ．1 0 0 ． 2 4 3． 4 7 0 ． 2 4 4 ． 3 9 表 2 钻 头直径为 1 6 mm 时不 同钻削速度和 进给量下 常用 阀孔钻 削毛刺的根部厚度 高度 mmmm 进给量 转速 r mi n mit tr 一 2 5 0 3 2 0 4 0 0 5 0 0 0 ． 1 8 2 ． 0 6 0 ． 0 9 0 ． 5 4 O ． 1 O 0 ．2 2 1 ．9 6 0． 2 4 1 ． 4 5 0 ． O 2 2 ． 6 0 ． 0 3 0 ． 41 O ． 2 O 2 ． O O O ． 1 3 0 ．2 O 5 ．8 O 0． 2 1 0 ． 5 0 O ． 2 2 l _ 9 5 0 ．1 6 3 ． 6 6 O ． 1 6 O ． 2 O 6 ． 5 9 O ．2 7 2 ． 3 4 O ． 2 7 2 ． 6 2 O ． 2 5 8 ． O1 表 3 钻 头直径为 2 5 mm 时不 同钻 削速 度和进给量下 常用 阀孔钻 削毛刺的根部厚度 高度 mm 进给量 转 速 r rai n 一 mm r 1 2 O O 2 5 0 3 2 O 0 ．2 2 6 ．1 1 0 ． 2 4 6 ． 8 O O ．1 O 0 ． 2 5 6 ． 1 8 0 ．2 5 2 ．2 7 0 ． 1 7 1 ． 6 4 O ． 2 3 2 ． 2 9 0 ．1 3 0 ．2 6 1 ．6 5 0 ． 2 9 5 ． 0 1 0 ． 21 1 ． 5 0 O ．1 6 0 ．2 5 3 ．2 7 O ． 3 4 1 O ． 6 3 O ． 3 5 9 ． 9 7 由表 1 ～表 3数 据 看 出 ， 孔 径 不 同 ， 钻 孔形 成 毛刺 的尺寸最小时的进给量和主轴转速配合是不同的。对 于此 次实 验 中生成 毛 刺尺 寸 较小 的主 轴转 速 和进 给量 组 合 ， 笔 者再 次做 实验 以检验 其是 否具 有 稳定 性 。 第二次以钻头直径为分组依据 ， 每组 中取 毛刺 尺 寸较小 的 3种主轴转速 和进给量配合 ， 在选取该 配合 时优先选取毛刺根部厚度小 的、 同等厚度下选 毛刺高 度 小 的毛 刺 尺寸所 对 应 的转 速与 进 给量 配合 。相 同情 况下 以 4 5钢 板进 行再 次 实 验 ， 所 得 数据 如表 1 ～ 表 3 中括 号 内数据 所示 。 通过 对 每组 实验 的两 次 所 得 数 据 进 行 对 比 ， 结 合 毛刺 形成 尺 寸 的趋 势进 行 观 察 ， 可 以判 定 其 中 的 无 效 数据并予 以剔除 。之后分别求所测有效数据 的毛刺根 部厚度和毛刺高度的平均值 ， 将两项平均值均为最小 的一组所对应的主轴转速和进给量配合作为推荐值， 即 钻头直径 8 一6 3 0 r ／ rai n ； ．厂 一0 ． 0 6 mm／ r ； 钻头 直 径 1 6 一5 0 0 r ／ rai n ； 厂 0 ． 1 0 mm／ r ； 钻 头直 径 2 5 一2 5 0 r ／ rai n ； ， 一0 ． 1 0 mm／ r 。 以上 推荐值 适 合 阀块孔 道加 工 遇 到交叉 孔 或通孔 钻通时使用 。如果机床上的转速值及进给量值并不与 此相同， 则应选择与推荐值相近 的较大的转速值和较 小 的进给量值 。 2液 压 阀块 毛刺 的预 防 选用延伸率和变形硬化指数较小的材料 ， 可有效 抑制毛刺的产生 。一般来说 ， 工作压力 6 ． 3 MP a 时， 液压阀块可采用铸铁 HT2 0 - 4 0 ； 6 ． 3 MP a ≤ j2 1 MP a时， 液压 阀块 可选 用 3 5锻 钢 。 另外 ， 采 用 以下方 式 均 能 在 一 定 程 度 上 抑 制 毛 刺 的生成 ①提高刀具质量， 使用专用刀具 ， 选择合理的 机械加工方法 ， 从工艺角度合理安排加工工序 ； ②合理 安排进给量 ， 提高切削速度 ； ③合理安排热处理工序 。 3液压 阀块 毛刺 的去 除 机械去毛刺是通过手动或动力驱动特制的刷子旋 转 ， 对工件进行磨削去毛刺[ 5 ] 。电化学去毛刺是在 电 极和零件之间留一定间隙， 通过电解液导电形成 电流 ， 以电极作为阴极 ， 零件作 为阳极 ， 使得阳极 零件毛刺 部位 不 断溶 解 ， 去 除毛刺 ] 。 热能去毛刺是将一定配 比的氢 、 氧混合高压气体 充人到装夹阀块体的密 闭燃烧腔 内， 用火花塞点火爆 炸 ， 瞬间产生冲击波并作用于零件 的表面和毛刺， 从而 达 到去 毛刺 的 目的 _ 7 ] 。 4 结语 通 过 阀块优 化设 计 及 加 工 参 数 的合 理 选 用 ， 减 小 毛刺的产生及生成的尺寸， 能够降低去毛刺的成本 ， 提 高产品质量 。选择毛刺去除方法 时， 应采用 既能达到 工艺要求， 又不降低零件尺寸精度的方法 。 参 考 文献 [ 1 ] 朱小 明， 胡传 芳． 液压 阀组 的设 计 与制造 E J 3 ． 建筑 机械 ， 2 0 0 8 1 1 1 1 5 - 1 1 8 ． [ 2 ] 王吉安． 去毛刺技术 的选 择及其检 测方法 [ J ] ． 工 具技术 ， 2 0 0 5， 3 9 3 8 1 8 2 ． [ 3 ] 谢俊锋． 钻削加工毛刺 的形成及解 决方 法I- J 3 ． 轻 工机 械 ， 2 0 0 7 1 8 5 8 7 ． r- 4 - 1 范存德． 液压技术手册 [ M] ． 沈 阳 辽宁科 学技 术 出版社 ， 2 004 ． r- 5 - 1 张惠生． 机械 零件 去 毛刺工 艺 的现状 与发展 i - j - 1 ． 北京 建 筑工程学 院学报 ， 2 0 0 1 4 5 8 6 3 ． r- 6 3 姚敏茹 ， 万宏强 ， 李福 援． 机械 零件 毛刺 控制 及去 除工 艺 现状 [ J ] ． 新技术新工艺 ， 2 0 0 5 1 2 2 0 2 2 ． [ 7 ] 姜黄海． 热能去 毛刺 技术E J 3 ． 航天制造技术 ， 2 0 0 2 1 2 1 24 ． 英文 摘要 转 第 2 1 5页 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 5年第 1期 机 械 工 程 与 自 动 化 2 1 5 带式输送机的难点就在于不同轴的负荷分配 。负 荷平衡 的手段有 4种 ①变频 器配置宏模块软件实现 多机调 节 功 能 ； ② 通 过 P L C的 P I D智 能接 口实 现 调节 功能 ； ③变频器主板设置多个 正负反馈接 口以满足多 路调节功能 ； ④通过设置速度 、 力矩上下限来满足变频 器的负荷平衡 。4种方式各有特点 ， 选择何种方式 ， 取 决于带式输送机的结构 、 现场环境以及变频 器的软件 模 式 。 带式输送机系统控制复杂 ， 采用多主多从控制 ， 因 此需要定制相应的通讯方案以满足其要求 P L C控制 柜 与变 频器 之 间采 用 C AN 总 线 进 行 通 讯 ， 其 速 率 支 持标 准 C AN 协 议 速 率 ， 最 大 支 持 l MB ／ s ， 将 整 个 系 统 的所 有变 频 器 作 为 C AN 通 讯 的节 点 ， 支 持 变 频 器 间的发 送 、 接 收等 功能 ， 由主控 制柜 向其 余每 个 节点 发 送系统设置参数、 各种控制命令和转速信息等 ， 各变频 器在主控制柜的控制请求下 ， 回复变频器 当前工作状 态及转速 、 功率和电流等参数。 通讯光纤采用硬件双备份架构 ， 两条光纤分开布 线 ， 当其中任意一根光纤断裂或者发生其他故障时 ， 自 动 切换 到 另一 根光 纤 ， 切换 时 间小 于 2 ms 。 变 频 器与 带式 输 送 机 的综 合 保 护 装 置对 接 ， 可 以 实现打滑 、 跑偏 、 断裂、 堵塞和急停等保护。一旦系统 出现故障 ， 变频器将发 出报警信号。所有故障情况及 故障位置均在人机界 面上显示 出来 ， 便 于用户根据故 障情况采取相应措施 。 2 ． 3带式输 送机 的 工作 过程 运用 变频 器 的软 启 动 功 能 ， 将 电机 的软 启 动 和皮 带机 的软 启 动合 二 为一 ， 通过 电机 的慢 速启 动 ， 带 动皮 带机缓慢启 动。由于带式输送机属于 大惯量重载启 动 ， 因此在启动过程中要采用 s曲线加速 ， 以保证启动 过程 中皮带 的受 力均 匀 。 带 式输送 机 正 常运 行 时 ， 需 要 头 尾 电机 之 间 进行 负荷分配； 变频器主机间通过 下垂控制方式保证头尾 电机输 出负 荷平 衡 ， 同时 主机 与对 应 从 机 间 进 行 主从 控制。这样就可以保证整条皮带平稳运行 ， 将皮带张 力 稳定 在额 定张 力 范 围。 停 车过 程 中 ， 以相 同 的速 度 及 减速 时 间 以 S曲线 进行减速 ， 保证不会产生过大的速度差异 ， 影响皮带机 停 机 。当 电机停 止 运转 后 ， 皮 带会 因重 力 原 因松 动 至 自然状 态 。 3变 频控 制优 势 变 频 调速作 为 近 2 O年来 兴起 的一 门新 技 术 ， 因其 具有调速平稳 、 瞬态稳定性高 、 节 能等特性 ， 越来越受 到人们 的重视 。采用变频器对 带式输送机控制 ， 不仅 有利于提高带式输送机 系统 的运行效率 和运 行稳定 性 ， 还可给企业带来 巨大的社会及经济效益。与传统 液力耦 合 器控 制相 比 ， 其优 势如 下 ①真 正实 现 了带式 输送 机 系统 的软启 动 ； ② 实 现 了带 式 输 送 机 多 电机 不 同轴 驱动 的负 荷平 衡 问题 ； ③ 可 以根 据 用 户 中 控 室 的 给定速度调整系统输出， 方便皮带机操作 ； ④降低设备 的维护量 ； ⑤方便输送带检修 ； ⑥有效减少人力资源 ； ⑦节 约能 源 。因此 ， 随着社 会 的发展 ， 在 带式 输送 机 领 域 ， 变频 器将 最终 取代 液力 耦 合器 的主 导地 位 。 参考文献 [ 1 ] 中 国 电器 工业 协 会 变频 器 分 会． 高 压 变 频 器 应用 手 册 E M] ． 北 京 机械工 、 I 出版社 ， 2 0 0 9 ． Ap pl i c a t i o n o f I nv e r t e r i n Be l t Co nv e y o r Co n t r o l LI Fe n Te c h n o l o g y Ce n t e r o f Ta i y u a n H e a v y I n d u s t r y Co ．，Lt d ． ，Ta i y u a n 0 3 0 0 2 4，Ch i n a Ab s t r a c t Th e a r t i c l e d e s c r i b e s t h e t r a d i t i o n a l d r i v i n g wa y o f b e l t c o n v e y o r ，f o c u s i n g o n t h e a p p l i c a t i o n o f i n v e r t e r i n b e l t c o n v e y o r c ont r ol ，a nd t he a dv a nt a g es of t he f r e qu e nc y c o nt r o 1 ． Ke y wo r d s f r e q u e n c y c o n t r o l ；s o f t s t a r t ；l o a d b a l a n c e ；b e l t c o n v e y o r 上 接第 2 1 3页 Bu r r Pr e v e nt i ng a n d De b u r r i ng Pr o c e s s o f Hy d r a u l i c M a ni f o l d Bl o c ks ZHANG Le i ，TANG S ha o - na n ，ZHU Xi a o - mi n g ，YANG Li ho ng 1 ． S c h o o l o f M e c h a n i c a l Eng i n e e r i n g， Uni v e r s i t y o f S h a n g h a i f o r S c i e n c e a n d Te c h n o l o g y， S ha n g ha i 2 0 0 0 9 3， Ch i n a； 2 ． Ha o g a o M e c ha t r o nic s Te c hn o l o g y S h a n g h a i Co， ． Lt d．，Sh a n gh a i 2 01 1 0 2，China Abst r a c t S i n c e b u r r c a n c a u s e h y d r a u l i c s y s t e m b r e a k d o wn a n d h a s s i g n i f i c a n t i mp a c t o n t h e r e g u l a r u s e a n d s a f e t y o f t h e s y s t e m ， h o w t O p r e v e n t b u r r ’ S f o r ma t i o n a n d t h e n r e d u c e i t s d a ma g e t O h y d r a u l i c s y s t e m h a s a l wa y s b e e n a n i mp o r t a n t r e s e a r c h s u b j e c t f o r s c h o l a r s ．Th i s a r t i c l e ma i n l y i n t r o d U C a s b u r r f o r ma t i o n o f h y d r a u l i c ma n i f o l d b l o c k s ，a n a l y s e s h o w s o me r e l e v a n t f a c t o r s i n f l u e n e e t h e b u r r f o r m a t i o n i n ma n i f o l d ’ S ma n u f a c t u r i n g p r o c e s s e s b y e x p e r i me n t a t i o n ，a n d p e r t i n e n t l y p o i n t s o u t s o me u s e f u l me t h o d s r e d u c i n g b u r r f o r ma t i o n a s ma c h i n i n g h y d r a u l i c ma n i f o l d b l o c k s a s we l 1 a s s o me wi d e l y u s e d d e b u r r i n g me t h o d s i n c u r r e n t t e c h n o l o g y ． Ke y wo r d s h y d r a u l i c ma n i f o l d b l o c k s ；b u r r ；p r o c e s s i n g p a r a me t e r s ；p r e v e n t i n g；d e b u r r i n g 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m