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浅谈调节阀研磨工具的发展

0 概述

调节阀的密封是靠阀座与阀瓣实现的,因此,调节阀中阀瓣与阀座的加工,是阀门生产中的关键。为了确保阀门的密封性能,要求阀座与阀瓣在加工中具有较高的表面粗糙度和平面度,因此需要对其密封面进行研磨。研磨加工的质量合效率,将直接影响阀门的质量和生产效率。因此,要合理的设计使用研磨工具。

1 密封面研磨的基本原理

基本原理包括研磨过程、研磨运动、研磨速度、研磨压力及研磨余量五个方面。

1.1 研磨过程

研具与密封圈表面很好的贴合在一起,研具沿贴合表面作复杂的研磨运动。研具与密封面表面间放有研磨剂,当研具与密封圈表面相对运动时,研磨剂中的部分研粒在研具与密封圈表面间滑动或滚动,切去密封圈表面上很薄的一层金属。

密封圈表面上的凸峰部分首先被磨去,然后渐渐达到要求的几何形状。研磨不仅是磨料对金属的机械加工过程,同时还有化学作用。研磨剂中的油脂能使被加工表面形成氧化膜,从而加速了研磨过程。

1.2 研磨运动

研具与密封圈表面相对运动时,密封圈表面上每一点对研具的相对滑动路程都应该相同。并且,相对运动的方向应不断变更。运动方向的不断变化使每一磨粒不会在密封圈表面上重复自己运动的轨迹,以免造成明显的磨痕而增高密封圈表面的粗糙度。此外,运动方向的不断变化还能使研磨剂分布得比较均匀,从而较均匀地切去密封圈表面的金属。研磨运动尽管复杂,运动方向尽管在变化,但研磨运动始终是沿着研具与密封圈表面的贴合表面进行的,无论是手工研磨或机械研磨,密封圈表面的几何形状精度则主要受研具的几何形状精度及研磨运动的影响。

1.3 研磨速度

研磨运动的速度越快,研磨的效率也越高。研磨速度快,在单位时间内工件表面上通过的磨粒比较多,切去的金属也多。阀门密封面的研磨速度与密封面的材料有关,铜及铸铁密封面的研磨速度为10~45m/min;淬硬钢及硬质合金密封面为25~80m/min;奥氏体不锈钢密封面为10~25m/min。

1.4 研磨压力

研磨效率随研磨压力的增大而提高,研磨压力不能过大,一般为0.01~0.1MPa。研磨铸铁、铜及奥氏体不锈钢材料的密封面时,研磨压力为0.1~0.3MPa;淬硬钢和硬质合金密封面为0.15~0.4MPa,粗研时取较大值,精研时取较小值。

1.5 研磨余量

由于研磨是光整加工工序,故切削量很小。研磨余量的大小取决与上道工序的加工精度和表面粗糙度。在保证去除上道工序加工痕迹和修正密封圈几何形状误差的前提下,研磨余量愈小愈好。密封面研磨前一般应经过精磨。经精磨后的密封面可直接精研,其最小研磨余量为:直径余量为0.008~0.020mm;半面余量为0.006~0.015mm。手工研磨或材料硬度较高时取小值,机械研磨或材料硬度较低时取大值。阀体密封面不便磨削加工,可采用精车,精车后的密封面须粗研后才能进行精研,其平面余量为0.012~0.050mm。

2 研磨工具的初期改进

图1 结构图1

初期的研磨加工采用手工研磨的方式,其研磨工具由研磨盘和手柄组成(结构如图1所示)。研磨盘1是用铸铁制成,在其上装有手柄2,用手搬动手柄进行研磨。这种研磨方式具有劳动强度大、生产效率低的缺点,是最初级的研磨方法。

图2 结构图2

针对初级研磨方法的缺点,特别是针对大口径阀门密封面的特点,进而研制了机械研磨工具。其结构由锥柄传动轴1、过渡盘2、研磨盘3组成(结构如图2所示)。锥柄传动轴1与摇臂钻床主轴相连接。传动轴轴线与过渡盘轴线是偏心的,其偏心量根据密封面的大小而定。当钻床主轴转动时,带动锥柄传动轴1及过渡盘2进行旋转。过渡盘2通过摩擦力带动研磨盘旋转使之对工件进行研磨。由于偏心的作用,研磨盘产生转动与摆动量种运动。形成非圆轨迹,有利于研磨加工。

这种研磨工具具有研磨质量好,效率高等优点,并且大大减轻了劳动强度。但这种研磨方式存在一些缺点:

1)过渡盘与研磨盘之间相对运动较大,因而会产生较大的摩擦力,致使过渡盘与研磨盘磨损严重。
2)如果被加工的工件安装水平度不高,导致研磨盘与工件接触面积小,研磨效率下降。因此要求工件具有较高的安装精度。

3 研磨工具进一步的改进

图3 结构图3

将研磨工具做进一步的改进(结构如图3所示)。其工作原理为:在锥柄壳体1与套4之间有一弹簧2,使研磨的压力可调。偏心轴5与偏心套4的孔都加工成偏心结构。当偏心方向一致时,可以达到最大的偏心量,反之则偏心量最小。偏心量可在最大与最小之间无级的调节。

调节完后用螺钉6锁紧。过渡盘9带动活络盘10转动。实现研磨加工。由于摩擦盒8与研磨盘之间的相对速度比前一种方式小得多,有效地减小了摩擦盒与研磨盘之间的磨损。过渡盘9用青铜制造,增强了过渡盘与活络盘之间的磨合性减小了它们之间的磨损。因为过渡盘9不直接与工件接触,可减小由于工件安装不水平,而给研磨加工带来的不良影响。因此对工件的装卡精度要求较低。

4 结束语

进一步改进后的研磨工具克服了前两种研磨工具的缺点,使研磨加工的质量和生产效率有了很大地提高,加工出来的产品外观也更好。