角式阀体法兰、螺纹和对焊连接的加工方法

1.方平面的加工

一般根据阀体毛坯的质量、加工面的大小以及生产批量的大小决定采用刨削还是铣削的方法。

（1）c型阀体DN15以下的阀体尺寸比较小，阀体毛坯通常用模锻方法制成。毛坯的质量比较好，加工余量小而均匀，所以在中小批量生产中采用刨削的方法加工。大批量生产时则可采用铣削的方法加工。DN32以上的阀体尺寸比较大，毛坯多采用自由锻造的方法制成。毛坯加工余量比较大，若采用刨削的方法加工则效率比较低。因此，在这种场合即使生产批量比较少，也可采用盘形端铣刀加工。

（2）d、e型阀体 这种阀体尺寸较小，阀体毛坯多用模锻的方法制成。加工余量小，常用刨削的方法加工。但由于奥氏体不锈钢韧性大，在刨削过程中刀具容易崩刃，磨损较快，用W18Cr4V高速钢的刨刀刨削时，往往只在几次行程之后，刀刃便已磨损。因此，在刨削奥氏体不锈钢时，要注意选择刨刀材料和刀具的几何角度，以便使加工顺利进行。

1）刨刀材料。用于加工18—8奥氏体不锈钢的刀具材料有W18Cr4V高速钢和钴基硬质合金。前者虽有较好的耐冲击性，但由于耐磨性能较差，使用寿命短，因而应用不广。普遍应用的是YG6、YG6X等牌号的硬质合金。实践证明，用这些硬质合金刀片作刀头，刨削奥氏体不锈钢的效果较好。

2）刨刀切削部分的几何形状。以钴基硬质合金刀片为刨刀头，刨削18—8型奥氏体不锈钢时，在不影响刀具强度的前提下，前角γ和后角α适当地取大一些，对切削较为有利。一般前角γ=15°～20°，后角α=6°～8°。为增加刀刃的强度，刃带宽度可取0.3～0.5mm。为保护刀尖和提高刨削时的平稳性，刨刀采用较大的刃倾角，通常λ=5°～30°。图9⁃72为用高速钢刀片制成的不锈钢刨刀。

图9⁃72 不锈钢刨刀

此外，刀尖工作面的表面粗糙度Ra不得低于0.4_μm，否则不仅会加快刀具的磨损，而且容易使切屑粘附在刀刃上，因而影响工件的加工质量。

3）加工过程中应该注意的事项。刨削前要仔细检查刀具工作面的表面粗糙度是否符合要求，切削刃有无锯齿形。如有问题须及时用油石修磨，直至达到图样要求。在刨削过程中听到“吱吱”声或发现加工平面有波纹或起毛，应及时停车修磨刀具。此外，刨削时的刀削速度不宜过高，一般为20～40m/min（双行程）。

2.进、出口端外螺纹的加工

外螺纹可用车削、旋风铣削、铣削、板牙套及冷滚压等方法加工。因车削螺纹无需专用设备，工具简单，质量较好，故应用较为普遍。

（1）c型阀体外螺纹的加工c型阀体的材料一般为A105，直角端外螺纹的加工精度为5g级，表面粗糙度Ra值应小于1.6μm。这是阀体加工中难度较大的部位，故需采取相应的工艺措施，以保证质量要求。

根据阀体的结构特点，可分别采取以下两种方法加工外螺纹：

1）用硬质合金刀高速刀削。DN32以下的阀体尺寸较小，质量较轻、生产批量比较大，为保证加工质量，必须采取以下措施：

①刀具材料和几何角度。高速切削碳素钢阀体螺纹车刀的刀片材料一般采用YT15。

车刀的前角γ可以取0°，也可以大于0°。实践经验表明，刀具稍有一点正前角比前角γ为0°好，切削起来较轻快。但前角也不能太大，一般不超过5°，否则刀尖容易崩掉。

刀具的后角亦不宜过大，以免影响强度，通常主后角α取4°～6°，副后角α₁为3°～4°。

②切削用量。高速切削的特点是：工件转速高，背吃刀量大。如车削3/4in管螺纹时，工件转速达700～900r/min，只进行5～6次走刀就可将螺纹车好。第一次走刀的背吃刀量较大，一般为0.5～0.6mm。以后各次走刀为0.4～0.5mm。必须指出，最后一次走刀的背吃刀量不应小于0.3mm，否则将影响螺纹的表面粗糙度。

③操作方法及注意事项。加工5g级精度的螺纹时，不仅刀具切削部分的几何角度必须符合要求，对刀也必须准确，否则将产生较大的半角误差。因此，车削前的对刀是很重要的准备工作。

常用的对刀方法有以下两种：

第一种，利用对刀样板对刀。这是最简便、最常用的一种方法。对刀时可用光隙法检查和修正对刀误差。为使对刀更加准确，对刀时可在滑板上放一张白纸，使刀具的下方在灯光照射下更加明亮，也更便于观察刀尖与对刀样板两侧的光隙。

此外要注意，刀尖的高度不要超过机床的主轴轴线。以免因刀具的后面与工件摩擦而影响刀具的寿命和螺纹的表面粗糙度。

第二种，用对刀仪对刀。这种对刀方法准确性高。操作者先将对刀仪放在机床床面上，调整好基准线，然后通过放大镜观察刀尖的轮廓与对刀仪所显示的轮廓是否重合。如有偏差，则需重新调整刀具的位置，直至符合要求为止。

高速切削时，刀尖与工件接触的瞬间切削冲力很大，因而往往使工件产生弹性变形并造成让刀现象，致使端部螺纹中径较大。为消除这种现象，可将螺纹端部倒30°角。

车削前还必须调整好中、小溜板滑动面间的间隙，以防止车削时产生振动。

为减少车削时产生的螺距误差，每次走刀后不要脱开开合螺母，应打反车退回。切削时，宜扶着手轮，避免手轮因偏重晃动而影响螺纹的精度。

高速切削螺纹时，退刀时间短，工人精神比较紧张，容易发生事故。因此，不少工厂采用了自动退刀装置。当车刀走到螺纹尾部时，便自动退回，可改变工人忙于退刀及开反车退回大溜板的紧张局面。图9⁃73为自动退刀装置。这种装置的工作程序是：安装在大溜板上的挡块6，纵走刀碰撞微动开关5，使电源接通，电动机起动，并通过V带，单向离合器传动螺杆3。此时横溜板作退刀运动。当安装在溜板下面的槽板移动，使槽的末端碰到固定螺钉下面的导柱4时，拨叉的一端迫使单向离合器脱开，横溜板便停止移动。

图9⁃73 自动退刀装置

1—电动机 2—单向离合器 3—螺杆 4—导柱 5—微动开关 6—挡块

图9⁃74和图9⁃75分别为DN6以下阀体车小端及侧端外螺纹的夹具。

车DN10～DN32小端时，需把工件安装在螺纹套筒上，加工侧端时，以大端止口和端面为定位基准安装在夹具上。夹具的结构如图9⁃76所示。

2）用高速钢刀具低速车削。这种方法常用于DN40以上阀体外螺纹的加工。因DN40以上的阀体尺寸和重量较大，机床转速不宜过高，故通常采用低速车削螺纹。刀具材料多为W18Cr4V，切削部分的几何形状、角度以及切削用量等可以按常规确定，对刀方法与硬质合金螺纹车刀的对刀方法相同。

（2）d、e型阀体外螺纹的加工 这两种类型阀体的材料均为F304、F304L、F316、F316L奥氏体不锈钢。直角端外螺纹的精度为6g级，表面粗糙度Ra值应低于3.2μm。

如前所述，奥氏体不锈钢加工性能不好，车削螺纹更为困难。因为车螺纹时，刀尖两侧都参与切削，散热条件差，切削热集中在刀尖，易使刀尖过热而加速磨损。此外，还常产生崩刃现象。因此，在车削奥氏体不锈钢螺纹时，应采取下列措施。

1）正确选用刀具材料和几何形状。生产实践证明，用YG8、YG6X、YW1等硬质合金刀片加工奥氏体不锈钢螺纹效果较好。用高速钢制作的车刀虽较容易刃磨，切削时也不易崩刃，但耐磨性差、寿命短，只适于低速切削。

用大前角车刀切削奥氏体不锈钢螺纹能获得较低的表面粗糙度Ra值。前角大，切屑容易变形，切削轻快。但前角过大会影响切削刃的强度。硬质合金螺纹车刀的前角一般取γ=15°～20°，最大不超过25°。必须指出，采用大前角会产生较大的螺纹牙形角误差，所以应修正车刀刀尖角，以保证工件螺纹牙形角的精度。硬质合金螺纹车刀的后角通常为6°～8°。

图9⁃74 车DN6阀体小端夹具

1—过渡盘 2—夹具体 3、4—压紧螺钉 5—定位板

图9⁃75 车DN6阀体侧端夹具

1—过渡盘 2—夹具体 3—压紧螺钉 4—拉紧螺钉 5—定位板 6—定位环

图9⁃76 车阀体侧端夹具

1—过渡盘 2—夹具体 3—压紧螺钉 4、5—定位板 6—压板

2）采用恰当的切削用量。用硬质合金车刀加工奥氏体不锈钢螺纹时的切削速度不宜过低。经验表明，采用25～35m/min的切削速能获得较低的表面粗糙度Ra值。(www.xing528.com)

由于奥氏体不锈钢加工硬化趋势强，切削过程中形成的硬化层比碳素钢厚得多，所以背吃刀量不可太小，以免切削刃在硬化层摩擦而造成螺纹表面啃伤或拉毛，从而影响螺纹的表面粗糙度和降低刀具的寿命。因此，车削奥氏体不锈钢螺纹时，背吃刀量宜大一些。一般为0.25～0.4mm，最后一次走刀的背吃刀量应大于0.05mm。

3）大量使用切削液。奥氏体不锈钢的导热能力很差，只相当于40号碳素钢的28%。切削过程中，大量的热量集中在切削区。如果不迅速将热量传散，就会造成工件的热膨胀，影响加工精度。因此，在切削过程中，必须用大量的切削液来降低切削区的温度，以保证加工质量。

加工奥氏体不锈钢阀门零件，常用的冷却润滑液有以下几种：

①硫化油。硫化油是一种冷却润滑效果比较好的油类，配制简单，来源丰富，应用普遍。硫化油的配制方法有以下两种：

a）直接硫化油——矿物油98%、硫2%（质量分数）。

b）间接硫化油——矿物油78%～80%、黑机油18%～20%、硫1.7%（质量分数）。

②煤油加油酸。这种冷却润滑液具有良好的冷却性和润滑性，适用于精加工，能降低表面粗糙度Ra值。配比是：煤油75%、油酸25%（质量分数）。

③四氯化碳加矿物油。在油中加入四氯化碳可大大提高其渗透性，使之适用于精加工和螺纹加工，并可获得较低的表面粗糙度度Ra值。配比有两种：

a）机油90%、四氯化碳10%（质量分数）；

b）硫化油80%～85%、四氯化碳15%～20%（质量分数）。

④乳化液。乳化液由水、油和乳化剂三部分配成，具有较好的冷却和润滑作用。乳化剂不但能使乳化液具有良好的稳定性，还能使其牢固地附着在金属表面上，形成油皂薄膜，起到良好的润滑作用。应该注意的是，用于加工奥氏体不锈钢的阀门零件的乳化液浓度要大一些。

除以上几种常用的切削液以外，还可以用植物油，如豆油、菜子油作为切削液，效果也很好。

图9⁃77为加工d、e型阀体侧端夹具。

小端、侧端和两直通端中间通道孔的加工是在外螺纹车完后进行的。DN6以下的c型阀体和d、e型阀体的侧端通道孔，加工时暂不钻透，待中端内腔部位加工完了之后再用立钻钻透。这样做的目的是避免加工中端内腔空刀时，因侧壁上有孔而产生断续切削，以致影响刀具的寿命和加工效率。

图9⁃77 车d、e型阀体侧端夹具

1—过渡盘 2—夹具体 3—可换定位板

c型阀体通道孔的端面为20°密封锥面，其表面粗糙度Ra值一般应低于0.8，加工时常用搬小刀架的方法进行手动走刀。车削后的表面粗糙度Ra值往往只能达到1.6，为达到图样的要求，还需用油石磨光。

3.颈部及内腔部位的加工

对c型阀体而言，这一部位的加工表面主要有：内螺纹和台阶孔；对d、e型阀体来说，这部位的加工表面主要有内螺纹、填料函、外螺纹及密封锥面等。下面就不同类型阀体分别介绍这一部位的加工方法。

（1）c型阀体 除了小直径的内螺纹外，该部位的加工基本上都在车床上完成。

按照技术要求，DN6以下阀体的两个尺寸不同的内螺纹应该同轴，加工时本应在一次安装中完成。但因与阀杆配合的螺纹孔较长，又位于内腔深处，只能使用细长的车刀，所以容易产生让刀和振动，以致影响螺纹的精度和表面粗糙度，加工效率也很低。因此，要在车床上一次安装完成两个不同尺寸螺纹孔的加工是困难的。生产经验证明，在立钻上采用丝锥攻制与阀杆配合的螺纹孔不但生产效率高，还能保证加工质量。为确保两螺纹孔同轴，可在完成与阀体座配合的螺纹孔之后，用车刀先将与阀杆配合的螺纹内径车好。图9⁃78为攻螺纹夹具。

攻螺纹前先把夹具安放在工作台上，用百分表按小端外圆找正，然后将夹具压牢。用特制的加长丝锥将螺纹攻出（分两锥）。为了不破坏螺纹的表面粗糙度，切勿打反转退出丝锥，而要使丝锥通过螺纹孔，由孔的下部取出。

DN6以下的c型阀体与阀杆配合的内螺纹也有放在车床上用丝锥攻制的，但加工质量往往达不到要求。这是因为丝锥安装有间隙，丝锥会因自重而下偏，而导致螺纹攻歪。

加工DN10以上的阀体颈部及内腔部位时，工件的安装方式应根据阀体尺寸和生产批量来确定。DN32以下的阀体通常以方的直角面为基准，安装在夹具中进行加工。DN40以上的阀体尺寸较大，生产批量较小，一般按划线加工。根据生产批量的大小，可在一道工序内完成所有表面的加工，也可分为粗、精两道工序进行，内螺纹的加工通常采用单刀车削。如用高速切削法车削，则应尽量在螺纹空刀处上刀，由里向外走刀，这样，既安全又能减轻工人的紧张强度。

图9⁃78 攻内螺纹夹具

1—底座 2—定位盘

（2）d、e型阀体 这些阀体颈部及内腔部位的加工表面比较多，很难在一道工序内完成。因为加工表面多，使用的刀具也多，而车床方刀架的位置有限，不能满足装刀要求。如果在加工过程中经常装卸刀具，或更换备用方刀架，则会增加辅助时间，降低加工效率。此外，各加工表面的精度和表面粗糙度要求不同，加工过程中需经常改变切削用量，这也会影响加工效率。

根据技术要求，内孔、内螺纹和密封锥面必须同轴，外螺纹与内腔部位无同轴度要求。故通常将外螺纹和内腔部位分两道工序来完成。这样既能克服上述缺点，又不影响加工质量。

加工时，一般车外螺纹，后车内腔部位。

这两个部位的加工可采用同一夹具以减少定位误差。

图9⁃79为车d型阀体颈部的夹具。加工d型阀体的颈部以阀体的直角平面为定位面。

图9⁃79 车d型阀体颈部夹具

1—过渡盘 2—夹具体 3—定位套 4—定位板 5、6—压紧螺钉

加工e型阀体的颈部用螺纹定位，安装在螺纹套筒上。

外螺纹的加工方法与加工进、出口端外螺纹相同。

内腔部位的车削是阀体加工中的关键工序。

由于内孔尺寸较小，加工表面较多、精度要求较高，再加上阀体的材料是奥氏体不锈钢，所以加工难度很大。为了保证质量，应注意下列事项：

1）钻孔后用车刀扩孔时由于孔径小而深，只能采用细长刀杆，所以切削时易产生振动、让刀或扎刀现象。为了使刀具切削轻快，减少切削力，可采用较大前角和后角的硬质合金内孔车刀。

2）钻通道孔时，留出0.5～0.8mm的加工余量，然后用车刀扩至图样尺寸。这样可以保证加工密封锥面时不致车偏。

3）车密封锥面时，留0.15～0.2mm余量，待装配时再用专用的冲头冲压。这样可以校正圆度和降低密封锥面的表面粗糙度Ra值。

4）加工与阀杆配合的螺纹孔时，为提高生产效率和保证加工质量，可采取下列措施：

单件小批生产时采用“车、攻结合”的方法加工，即先在车床上用内螺纹车刀切去螺纹齿高的1/3～2/3，然后由钳工用制奥氏体不锈钢的丝锥手动攻制尺寸。攻螺纹时，在丝锥上涂以适当的二硫化钼油膏，效果将更好。

成批生产时，可先在车床上将螺孔的内径车好，然后在立钻上攻螺纹。所用的夹具在结构上与车颈部夹具相似。

5）加工过程中必须使用大量的切削液，以便传散切削区的热量，提高刀具的寿命，并保证加工部位的精度和表面粗糙度。