阀孔加工质量的改进横切机

阀孔加工质量的改进

阀孔加工质量的改进 2011： 在阀孔加工中，孔径处易出现划痕。本文利用排除法和循序渐进的试验找出问题的起因并进行分析，提出合理的解决方案，最终改进了原来的生产工艺，使这一问题得到有效解决，保证了产品质量。阀体的阀孔为细长孔，且对表面质量要求较高（见图1），如何既保证阀孔的表面质量，又保证阀孔的直线度，这是一个不易解决的难题。我们在生产过程中，发现阀体的阀孔加工完成后，经常存在部分孔径处有挤压划伤的划痕（见图2），严重影响了装配后阀孔与阀芯的配合，还会引起自动变速器换档故障。频频出现的划痕问题，不但增加了工废数量，更严重的是划痕还可能引起泄漏，另外由于出现的部位隐蔽，加工下线时较难发现，如果这些不合格的产品交给客户，必然引发严重的质量事故。对此，我们成立了攻关小组，致力于改善阀孔的表面加工质量。

图1 阀体外观

图2 阀孔剖面

原因分析1．直接原因划痕是在铰刀铰孔时与铝屑挤压造成的，通常产生在阀孔两档的接合边缘。2．阀孔加工后会产生两种铝屑（1）铝屑呈细小的碎片状；（2）铝屑为环状（见图3）。

图3 环状铝屑

经验得知：第一种铝屑不会对铰孔产生影响，因为切削液压力较大，很容易把该种铝屑冲走。现在阀孔的划痕是阀孔的局部整个圆形破坏，环状铝屑不易被切削液冲走，易卡在阀孔处，在铰孔时挤压阀孔，从而产生划痕。因此得出初步结论：造成阀孔加工不良的根本原因是环状铝屑。3．环状铝屑产生原因我们从以下几个方面对产生环状铝屑的原因进行分析：（1）料：毛坯符合图纸要求，且同一批毛坯，只有少部分会产生划痕，所以排除毛坯因素。（2）环：①冷却液浓度对铰孔的质量影响很大，因此，我们适当地增加了冷却液浓度，由8%～10%增加为10%～12%，虽然内孔的加工质量有所改善，但划痕基本没有变化；②冷却液的清洁度对铰孔的影响更大，划痕是否因为冷却液的清洁度而受影响呢？在对切削液进行更换对比后，发现情况没有改观。（3）机：设备加工能力较高，阀孔的内径尺寸及没有划痕处的粗糙度CPK值均很高，设备很稳定。（4）法：分析产生环状铝屑的部位，先经过钻孔加工，然后铰孔，在钻孔后会产生环状铝屑。此钻头为直槽E形钻，优点是刚性好，定心好，能够保证阀孔的直线度，缺点是易在阀孔的端部产生环状铝屑。结论：直槽E型钻会导致阀孔的每一档出口处产生环状铝屑，但由于普通钻头(带顶角)定心及刚性均较差，不能够保证阀孔的直线度，所以不能轻易更换普通钻头。改进前工艺OP30和OP40均为加工阀体两侧阀孔的工序，第四档位的阀孔先铣削加工（铣削加工是为了保证铰孔的导向），加工长度为5CM，后铰孔；由于铣刀的刀具长度过窄，第三档位的阀孔一部分为铣削加工，另一部分为钻削加工，然后铰孔；其他档位的阀孔均利用前面铣刀加工的导向孔定心，先钻削加工，后铰孔。所以第四档位的阀孔不会产生环状铝屑，而其他档位均可能产生环状铝屑。改进措施1．利用设备上的TVB3009和TVB4009铣刀，对二到四档位的阀孔进行铣削，取消该档位钻孔，其中由于第三档位的阀孔较长，需加长该铣刀的刀具长度。2．对于OP30，由于铣削的加工节拍较长，为平衡节拍，把第一档位阀孔的加工放到OP20，增加一把普通直槽钻（钻头带顶角），因加工距离短，直线度能保证，且能避免产生环状铝屑。3．对于OP40，增加一把普通直槽钻（钻头带顶角），加工第一档位阀孔，因加工距离短，直线度能保证，且能避免产生环状铝屑。OP40原来的节拍较短，增加刀具后节拍可以平衡。通过以上改进，一到四档位阀孔加工质量得到保证，没有划痕的情况出现，现在OP20加工节拍为98s，没有超过设计节拍，OP30加工节拍为107s，OP40加工节拍为104s，均比设计节拍（98s）略有增加。

图4 四阶梯钻头（单位：mm）

继续改进虽然前四档位划痕问题得到解决（原来前四档的划痕概率较高），由于铣刀的长度和节拍限制，后面档位的阀孔仍然需通过钻削加工（E形钻头，保证阀孔直线度），所以仍会发生产生划痕的情况。如何对这种情况进行改进及缩短加工节拍？我们又作了进一步的试验。全面推翻上面的改进，取消原来采用的立铣刀，设计一把四阶梯的钻头（见图4），每个阶梯有三个刀片，加工前面四档的阀孔，直接将阀孔直径加工到用原铣刀铣出来的直径大小，这样加工后的导向长度（为下一把钻头导向）为18cm，比原来铣刀加工的导向长度（5CM）加长很多，下一步再把原来的钻削后面档位的E形钻头改为顶角为150°的钻头（见图5），因导向长度加长，直线度能够保证，利用该钻头加工，5～12档位的阀孔不会产生环状铝屑(原来为E形钻头，易产生环状铝屑)，而因为前面四个档位的阀孔经过阶梯钻加工，每个刀刃加工余量较少，也不会产生环状铝屑，整个阀孔的质量均能得到保证。

图5 150°顶角钻头（单位：mm）

更重要的一点：原来立铣刀的加工参数由S6000、F1200，改变为阶梯钻的S7000、F2100，经过上述改进，生产节拍大大降低，OP30和OP40均下降到83s，达到规划节拍。结语总之，利用排除法和循序渐进的试验，我们找到了解决该阀孔质量问题的方案，在实际生产加工中，我们会继续举一反三解决类似问题，从而保证制造质量，提高客户满意度。(end)

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