三偏心蝶阀密封面联动磨削的运动特性分析

以下列举了四种密封面成形的磨削方式，如图1所示。从图中可以看出四种磨削运动过程各有特点。图1a为采取成形砂轮，砂轮面完全覆盖磨削轨迹，磨削过程为砂轮旋转运动的同时进行横向进给。图1b同样为采取成形砂轮，砂轮面略大于阀体密封面宽度，磨削过程为砂轮旋转运动，同时沿密封面圆锥母线进行上下运动（角度插补），并进行横向进给。图1c为采取传统平行砂轮，砂轮主轴旋转一定角度（密封面圆锥母线平行），砂轮面覆盖磨削轨迹，磨削过程为砂轮旋转运动，并进行横向进给。图1d为同样采取传统的平行砂轮，砂轮主轴旋转一定角度（密封面圆锥母线平行），砂轮面略大于阀体密封面宽度，运动过程为砂轮旋转运动，同时砂轮沿圆锥母线上下运动并与密封面同步（即运动过程中砂轮面不脱离阀体密封面），并进行横向进给，即砂轮与工件进行联动磨削。四种磨削方式各有其优缺点，同时对机床的要求也各不相同。图1a到图1c的运动过程相对比较简单。图1a与图1c密封面的最后成形完全取决于砂轮面本身的形状，同时在磨削过程中工件对砂轮的反作用力的着力点时刻在变化，砂轮主轴容易疲劳破坏。图1b在磨削过程中为断续磨削，存在冲击，砂轮主轴容易疲劳的同时阀体密封面的成形也不是很好。图1d为砂轮与工件进行联动磨削，没有图1a到图1c的影响，砂轮主轴受力恒定且不存在冲击。但是要完成此联动磨削，并不容易，一是对机床的要求比图1a到图1c的要高，机床c轴（工作台主轴）能准确定位，且能与z轴能建立联动关系，同时机床b轴（主轴的旋转轴，即形成β角）定位准确。二是联动运动相对复杂，完成联动数控编程必须要有明确的几何数学关系。所以求解砂轮移动速度v与工件的旋转角度θ的几何数学关系是完成联动磨削的必要条件。所以以下着重对图1d的联动磨削运动特性进行分析研究。

三偏心蝶阀作为一种高性能阀门，在各个行业应用越来越广，对其密封面的质量要求也越来越高，密封面的高质量加工一直是国内行业中的难点，各企业对三偏心蝶阀密封面的磨削方式基本上还处于摸索阶段，尤其是联动磨削在国内基本上没有成功的案例。

由于三偏心蝶阀密封面形状的特殊性，密封面为一个圆锥的斜截面，传统的研磨方法在其上都不易实现，对密封面的最终成形国内的厂家基本上都是采取的车削方式。车削加工的局限性致使了产品性能无法进一步提高，研究新的磨削设备与磨削方式，提高产品的密封性能一直是各个厂家正在研究的课题。