橢圓齒輪流量計是一種容積式流量計，廣泛用于石油化工、生物制藥、電力冶金和食品等工業(yè)部門的流量計量工作。LCB-9456橢圓齒輪流量計，是引進(jìn)美國布魯克斯（BROOKS）儀表公司的制造技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備聯(lián)合生產(chǎn)的產(chǎn)品。它利用機(jī)械測量元件把液體連續(xù)不斷地分割成單個已知的體積部分，根據(jù)計量室逐次、重復(fù)地充滿和排放該體積部分液體的次數(shù)來測量流量體積總量。隨著數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展和普及，對橢圓齒輪流量計的改造升級也日趨完善。
 

一、橢圓齒輪流量計外殼（兩件套）加工工藝分析：

  改造前的LCB-9456橢圓齒輪流量計殼由殼體和端蓋板兩件套構(gòu)成，該殼體采用牌號為18Cr-12Ni-2.5Mo的316不銹鋼鑄造而成，因添加Mo，其耐蝕性、耐大氣腐蝕性和高溫強(qiáng)度特別好，加工硬化性良好，無磁性。但由于整套工藝從美國引進(jìn)，殼體的鑄造工藝復(fù)雜，加上316不銹鋼鑄造性能差，所以目前國內(nèi)鑄造工藝水平還達(dá)不到原產(chǎn)國的鑄造水平，因而鑄件會不同程度出現(xiàn)砂孔。所以采用什么加工方式，什么工藝流程，怎樣提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，成為急待解決而又必須解決的問題。

1.鑄造殼體結(jié)構(gòu)對加工工藝的影響由于流量計殼體的內(nèi)腔為盲孔，內(nèi)腔底部很難加工，其技術(shù)要求難以達(dá)到，所以在實(shí)際加工生產(chǎn)中存在問題較多。

（1）粗加工存在問題。，如圖1所示，粗加工時，由于殼體內(nèi)腔2—Ф70.79孔屬于盲孔加工，加工過程中切屑不能及時排出，對鏜削刀具會造成擠壓和崩刀現(xiàn)象，影響加工質(zhì)量和加工速度，降低生產(chǎn)效率。

  第二，殼體內(nèi)腔底部有平面度0.015mm公差要求，引進(jìn)的技術(shù)是先使用Ф38.1（1.5英寸）的兩刃端刀先锪孔，再用Ф32端面立銑刀加工。由于內(nèi)腔比較深(Depth=85)，立銑刀必須伸出相應(yīng)的長度，才能到達(dá)底部平面加工，對刀具的剛性要求非常高，另外殼體的鑄造余量會出現(xiàn)不同程度的不均勻，加工過程也會由于切削余量不均勻而造成斷刀現(xiàn)象。

  第三，內(nèi)腔底部兩個Ф15軸孔的鉆削，由于內(nèi)腔比較深而且內(nèi)腔尺寸（2—Ф70.79）比較小，鉆頭的選配也較長，剛性相對降低，也就降低了生產(chǎn)效率，增加了生產(chǎn)難度和加工成本。

  第四，為了保證各加工部位的一致性，工件要在一次裝夾中加工出8-M12螺紋孔、2-Ф15軸孔和Ф7.9、Ф6.5定位銷孔。

（2）精加工存在的問題。，精加工時，原先是在鏜削加工殼體內(nèi)腔2—Ф70.79孔時使用合金刀片，側(cè)面與底面交界處會存在R角，這個R角不容易處理。 第二，內(nèi)腔底部的加工使用滑動式鏜刀，在鏜削過程中是從內(nèi)向外鏜削，由于刀具旋轉(zhuǎn)時離心力的作用，會造成加工表面外部光滑，內(nèi)部比較粗糙的不平現(xiàn)象。這樣就難以保證平面度要求，而且由于內(nèi)腔空間小，也很難檢測底部的平面度公差。

第三，精鏜底部的2-Ф15孔時，也很難觀察和測量。

第四，精磨殼體上端面。在磨削上端面時，由于不銹鋼不上磁，必須用螺絲堅固工件在一塊平整的鋼板上，要在立式磨床上磨削加工，保證殼體上端面的平面度公差。

2.鑄造殼體結(jié)構(gòu)的改造

  兩件套殼體的加工難度大，不容易保證精度及表面粗糙度，影響了產(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)效率及生產(chǎn)成本。針對這些不利于加工的因素和存在的一些問題，考慮把橢圓流量計外殼由原來的兩件套（殼體和端蓋板）改為三件套（上蓋板、殼體、底蓋板）的結(jié)構(gòu)。

二、三件套殼體的加工工藝方案 ：
  殼體的整體加工思路是主要采用帶刀庫的加工中心，解決了殼體加工工序多、刀具種類多、換刀次數(shù)多和要在不同機(jī)床上才能完成的問題，先粗加工、消除內(nèi)應(yīng)力處理、再精加工，具體操作如下。

1.粗加工工藝分析

（1）工件的安裝與夾緊。由于該產(chǎn)品是從美國引進(jìn)，夾具也是配套設(shè)計，其結(jié)構(gòu)是由一塊較大的底板和定位銷、壓板、調(diào)節(jié)定位機(jī)構(gòu)組成。 把工件底面放進(jìn)夾具中間定位槽，再放上殼體內(nèi)腔余量調(diào)節(jié)板定位板，通過調(diào)節(jié)出水口端殼體出水中定位調(diào)節(jié)器，直到使殼體內(nèi)腔的余量均勻，用壓板壓緊工件。

（2）刀具的選擇與切削用量。由于采用了三件套殼體，上下端面的加工可直接用三爪卡盤裝夾車削，預(yù)留精磨余量，省略了車床專用夾具；鏜削2—Ф70孔時，切屑能及時排出，對鏜刀的切削很有利，特別是改造后，減少了殼體內(nèi)腔底部加工的工序，相應(yīng)減去了锪孔和端面立銑刀。這樣，降低了加工難度，加工時間比原來減少了約30分鐘。殼體的加工除了內(nèi)腔Ø70.79通孔是用專用鏜刀外，其他的都是常規(guī)刀具。刀具的選擇與切削用量如下表。

表1	刀具選擇及切削用量
序號		加工內(nèi)容	刀具名稱	主軸轉(zhuǎn)速	進(jìn)給速度	吃刀量	備注
				r/min	Mm/min	mm
1		內(nèi)腔	Ф 7 0 專用	526	50	5	不存在排
			鏜刀				屑難
2		內(nèi)腔	Ф70.5專	1000	100	0.5	半精加工
			用鏜刀
3		8-M12螺	Ф 10.5鉆	700	50		鉆孔
		紋孔	頭
4		Ф 6 . 5 定	Ф5.3鉆頭	800	50		留余量精
		位銷孔					加工
5		Ф 7 . 9 定	Ф7鉆頭	800	50		留余量精
		位銷孔					加工
6		孔倒角	Ф16倒角刀	500	50
							加工中心
7		攻絲	M12絲錐	100	150		專用攻絲
							夾頭

 
（3）殼體上下端面的加工。先粗車上下端面，粗加工內(nèi)腔及上端面螺紋孔及銷孔，再將殼體調(diào)頭，以上端面兩銷孔為定位重新裝夾，加工下端面的銷孔及螺紋孔。
 
（4）消除內(nèi)應(yīng)力處理。殼體經(jīng)過粗加工之后，必須通過回火應(yīng)力消除處理，提高其加工性能。
 
2.精加工工藝分析
 ，精加工時，由于內(nèi)腔是通孔，加工2-Ф70.79孔時，消除了側(cè)面與底面交界處的R角現(xiàn)象，減少了加工底面的工序，降低了加工難度。
 第二，殼體精加工的安裝。殼體上下端面要先在磨床磨削，保證上下端面的平面度和平行度要求。為保證殼體內(nèi)腔孔與定位銷孔和軸孔的位置公差，必須在一次裝夾中加工。為此，必須設(shè)計一套精密工裝夾具，工件安裝時，先校正夾具的平行度，然后把殼體放進(jìn)夾具里面,用兩定位銷定位工件，然后用螺釘拉工件與夾具定位板貼緊進(jìn)行加工。
 第三，刀具選擇與切削用量。殼體內(nèi)腔與定位銷孔的加工刀具如下。
 

表2	加工刀具及切削用量
序號		加工內(nèi)容		刀具名稱	主軸轉(zhuǎn)速	進(jìn)給速度	備注
					r/min	mm/min
1		Ф6.5定位銷孔		Ф6鏜刀	500	30
2		Ф7.9定位銷孔		Ф6鏜刀	500	30
3		Ф70.79內(nèi)腔		Ф70.5鏜刀	450	40

 
第四，精加工時同樣需先加工上端面，然后調(diào)頭精加工下端面。
 
三、兩件套和三件套殼體加工過程比較：
 
1.兩件套殼體加工過程兩件套殼體加工工序見表3。
 

表3	兩件套殼體加工工序表
工序			工序內(nèi)容			機(jī)床或刀具名稱	主軸轉(zhuǎn)速r/min	備注
1		粗車殼體上端面				車床	1000	專用
								夾具
2		粗加工鏜削2-Ф70內(nèi)				Ф70專用鏜刀	526
		腔孔
3		半精鏜2-Ф70.79內(nèi)腔				Ф70.5專用鏜刀	1000
		孔
4		锪孔加工				Ф38.1兩刃端刀	500
						（原裝）

5		內(nèi)腔底面			Ф 3 2 加長端刀			500
					（原裝）
6		2-Ф15軸孔定位孔加工			Ф10中心鉆			1000
7		鉆削2-Ф15軸孔			Ф13鉆頭			500
8		擴(kuò)孔加工Ф15軸孔			Ф14.5鏜刀			500
9		滾壓2—Ф25.4深度			滾筒			500
		0.05淺坑
10		鉆8個M12螺紋孔			Ф10.5鉆頭			700
11		螺紋底孔倒角			Ф16倒角刀			500
12		Ф7.9定位銷孔粗加工			Ф7鉆頭			800
13		Ф6.5定位銷孔粗加工			Ф5.3鉆頭			800
14		回火消除應(yīng)力處理								應(yīng)力爐
15		精磨殼體上端面			磨床					專用
										夾具
16		擴(kuò)孔Ф6.5定位銷孔			Ф6鏜刀			500
17		擴(kuò)孔Ф7.9定位銷孔			Ф6鏜刀			500
18		M12螺紋孔攻絲加工			M12絲錐			100
19		內(nèi)腔底部平面的精加工			滑動式鏜刀			500
20		精加工2-Ф70.79內(nèi)腔孔			Ф70.5專用鏜刀			1000
	2.三件套殼體加工過程
	三件套殼體加工工序見表4。
表4	三件套殼體加工工序表
工序		工序內(nèi)容		機(jī)床或刀具		主軸轉(zhuǎn)速r/			備注
				名稱			min
1		粗車殼體上下端面		車床					三爪卡盤裝夾
2		粗加工鏜削2-Ф70		Ф70專用鏜			526
		內(nèi)腔孔		刀
3		半精鏜2-Ф70.79		Ф70.5專用			1000
		內(nèi)腔孔		鏜刀
4		8個M12螺紋孔		Ф10.5鉆頭			700
									帶刀庫的加工
5		螺紋底孔倒角		Ф16倒角刀			50
									中心操作
6		Ф7.9定位銷孔粗		Ф7鉆頭			800
		加工
7		Ф6.5定位銷孔粗		Ф5.3鉆頭			800
		加工
8		M12螺紋孔攻絲加工		M12絲錐			100
9		回火消除應(yīng)力處理							應(yīng)力爐
10		精磨殼體上下端面		磨床
		下端面的定位銷		以上端面兩銷孔定位工件，
11				殼體調(diào)頭重新裝夾，同工序
		孔、螺紋孔
				5-9加工下端面
12		擴(kuò)孔Ф6.3定位銷孔		Ф6鏜刀			500		帶刀庫的加工
									中心操作
13		擴(kuò)孔Ф7.9定位銷孔		Ф6鏜刀			500
14		精加工2-Ф70.79		Ф70.5專用			450
		內(nèi)腔孔		鏜刀

 
  通過對LCB-9456橢圓流量計殼體制造工藝的改造，經(jīng)過實(shí)際加工和三坐標(biāo)測量儀的檢測，各加工部位的形位公差都符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)；產(chǎn)品通過裝配和檢定，其計量指標(biāo)都符合標(biāo)準(zhǔn)。該方法簡化了殼體鑄造工藝和加工工藝，降低了鑄件缺陷和機(jī)械加工誤差，提高了產(chǎn)品的合格率和生產(chǎn)效率，降低了加工成本。