CN106239317A - 一种提高活塞表面粗糙度的加工方法 - Google Patents

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王娜
吴德峰
魏文亮
陈陆建
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Abstract

本发明属于机械制造领域，尤其是涉及一种提高活塞表面粗糙度的加工方法。本发明主要是利用专用研磨套和一定粒度的研磨膏通过研磨的方法，提高活塞表面粗糙度，从而满足设计要求(Rp≤0.2)。首先，将HVOF(超音速火焰喷涂)后的活塞表面磨削后留有一定余量；其次在研磨机床上，选择好参数，用专用研磨套和一定粒度的金刚石研磨膏，进行一定回合的研磨，最后表面粗糙度达到设计要求(Rp≤0.2)。

Description

一种提高活塞表面粗糙度的加工方法
技术领域
本发明属于火焰喷涂后的零件表面超高精度光整加工技术领域，主要涉及一种提高火焰喷涂后活塞表面粗糙度的加工方法。
背景技术
活塞表面强化由镀铬改为HVOF(超音速火焰喷涂)喷涂碳化钨涂层是一种趋势。特别是民机产品，更是对环保的表面处理技术提出更高的要求，表面粗糙度达到Rp≤0.2，目前国内的加工方法很少涉及，在前期研究的一些课题中都无法满足设计图样要求，导致HVOF技术在活塞表面的应用停滞不前。
发明内容
本发明的目的是：针对传统的加工方法对提高HVOF后的活塞表面粗糙度无明显效果，无法满足设计图样要求，提供了一种提高活塞表面粗糙度的加工方法。
本发明的技术解决方案：一种提高活塞表面粗糙度的加工方法，该方法包括如下步骤：
对活塞表面做HVOF处理，进行精密磨削，然后研磨活塞表面，其特征在于：在研磨活塞表面时，根据加工零件尺寸设计专用研磨套；通过外力使研磨套内孔涂敷研磨膏，然后与被研磨零件夹紧对研磨活塞表面进行研磨。
所述研磨套为沿轴线方向开口的圆筒，内孔尺寸比研磨零件外圆尺寸大0.003mm～0.008mm，厚度尺寸为研磨外圆的1/5。
所述研磨套内孔涂敷研磨膏为金刚石研磨膏。
所述研磨套开口尺寸是研磨套直径的5％-10％。
本发明具有的优点和有益效果：提供了一种提高活塞表面粗糙度的加工方 法，提高了活塞表面粗糙度，解决了其它方法无法满足设计图样要求的难题；利用专用研磨套和合适粒度的金刚石研磨膏，对磨削后的HVOF活塞表面进行研磨，使活塞表面质量提高，满足Rp≤0.2，首次解决了活塞表面粗糙度无法达标的技术难题。
附图说明
图1、加工案例1短活塞零件示意图
图2、加工案例2长活塞零件示意图
图3、加工流程示意图
图4、案例1研磨套结构示意图
图5、案例2研磨套结构示意图
具体实施方式
本发明主要是为了解决传统磨削+抛光工艺满足不了火焰喷涂表面质量要求高的问题。采用喷涂后磨削+研磨的工艺，通过设计专用研磨套，采用合适颗粒度的研磨膏和研磨参数，最终满足图样表面Rp指标。
1)活塞表面HVOF
a)根据零件的加工尺寸选用超音速火焰喷涂设备；
b)活塞表面超音速火焰喷涂材料成分：根据零件的材料和基体表面的粗糙度要求，选取材料；
c)根据加工的具体实施方案确定超音速火焰喷涂参数：
喷涂距离(mm)：确定喷嘴到零件表面的垂直距离；
喷涂速率(g/min)：每分钟喷涂材料的质量；
氧气流量(L/min)：每分钟氧气流入的体积；
煤油燃料流量(L/min)：每分钟送入燃料的体积；
送粉气流量(L/min)：每分钟送入喷涂材料气化的粉末体积；
孔隙率(％)：喷涂后粘覆在集体表面的材料空孔占整个材料的百分比；
2)精密磨削
a)根据零件尺寸大小、加工精度要求选择精密磨削设备；
b)确定磨削参数
①CBN砂轮；
砂轮转速(m/s)；
进给(um/往复行程)；
走刀速度(mm/min)；
零件转速(m/s)；
c)精密磨削
①将零件一端装卡箍，两顶尖装夹定位；
②砂轮对刀，确定零点，编制程序；
③启动程序进行磨削；
d)为研磨留Φ0～0.01mm的余量；
其特征在于：
3)研磨活塞表面
a)根据加工零件尺寸选用研磨机床；
b)根据加工零件尺寸设计研磨套；研磨套为沿轴线方向开口的圆筒，研磨套内孔尺寸比研磨外圆尺寸大0.003～0.008mm，厚度尺寸为研磨外圆的1/5； 通过外力使研磨套内孔涂敷研磨膏，然后与被研磨零件夹紧进行研磨；
c)根据加工零件精度和材料成分确定金刚石研磨膏；
d)根据加工零件尺寸和精度确定研磨参数：
①机床转速约(rpm)；
轴向往复运动频率大约为(往复行程/S)；
每件加工时间为(S/d)；
e)用三爪将零件夹持在机床上，手持研磨套进行研磨，直至零件表面粗糙度达到Rp≤0.2要求；
4)用航空洗涤汽油将活塞表面的研磨膏清洗干净。
实施例1
本案例加工零件短活塞如图1所示，零件材料17-4PH，零件研磨表面的最终尺寸为直径Φ33.27(0～-0.025)mm，长度60mm，表面粗糙度算术平均偏差Ra≤0.1，平均高度Rz≤1.0，最大高度Rp≤0.2。加工难点：传统的磨削+抛光工艺，经常由于Rp值超差从而使零件报废。
具体的解决步骤如下：
1)活塞表面HVOF(超音速火焰喷涂)
a)超音速火焰喷涂设备；EvoCoat燃油型超音速火焰喷涂系统；
b)活塞表面超音速火焰喷涂材料成分：86％WC,10％Co,4％Cr；20um
c)确定的超音速火焰喷涂参数：
喷涂距离：390mm
喷涂速率：80g/min
氧气流量：795L/min
煤油燃料流量：28L/min
送粉气流量：67L/min
孔隙率是0.92％
2)精密磨削
a)精密磨削设备；MGB1420
b)确定磨削参数
①200#CBN砂轮；
砂轮转速37m/s；
进给2.5um/往复行程；
走刀速度220mm/min；
零件转速170rpm(0.28m/s)；
c)精密磨削
①将零件一端装卡箍，两顶尖装夹装在机床上；
②砂轮对刀，确定零点，编制程序；
③启动程序进行磨削；
d)为研磨留Φ0～0.01mm的余量；
3)研磨活塞表面
a)研磨机床；2MB260
b)设计专用的研磨套；如附图4所示；研磨套为沿轴线方向开口的圆筒，开口尺寸2mm，设置开口的目的是收缩力，研磨套内孔尺寸Φ33.27(0～-0.025)mm，比研磨外圆尺寸大0.003～0.008mm，厚度尺寸为研磨外圆的1/5；通过外力使研磨套内孔涂敷研磨膏，然后与被研磨零件夹紧进行研磨；
c)选用W10粒度的金刚石研磨膏；(要明确)
d)确定研磨参数：
①机床转速约570rpm；
轴向往复运动频率大约为2.2往复行程/S；
每件加工时间为25S～35S；
e)用三爪将零件夹持在机床上，手持研磨套进行研磨。
4)用航空洗涤汽油将活塞表面的研磨膏清洗干净。
实施例2
本案例加工零件长活塞如图2所示，活塞材料15-5PH，研磨表面的最终尺寸为直径Φ30.27(0～-0.025)mm，长度137mm，表面粗糙度算术平均偏差Ra≤0.1，平均高度Rz≤1.0，最大高度Rp≤0.2。加工难点：传统的磨削+抛光工艺，经常由于Rp值超差从而使零件报废。
具体的解决步骤如下：
1)活塞表面HVOF(超音速火焰喷涂)
a)超音速火焰喷涂设备；EvoCoat燃油型超音速火焰喷涂系统；
b)活塞表面超音速火焰喷涂材料成分：86％WC,10％Co,4％Cr；25um
c)确定合适的超音速火焰喷涂参数：
喷涂距离：330mm；
喷涂速率：65g/min；
氧气流量：775L/min；
煤油燃料流量：20L/min；
送粉气流量：58L/min；
孔隙率是0.89％
2)精密磨削
a)精密磨削设备；S20
b)确定磨削参数
①200#CBN砂轮；
砂轮转速33m/s；
进给1.9um/往复行程；
走刀速度190mm/min；
零件转速140rpm(0.22m/s)；
c)精密磨削
①将零件一端装卡箍，两顶尖装夹装在机床上；
②砂轮对刀，确定零点，编制程序；
③启动程序进行磨削；
d)为研磨留Φ0～0.01mm的余量；
3)研磨活塞表面
a)选用2M8260型研磨机床；(要明确)
b)设计专用的研磨套；如附图5所示；研磨套为沿轴线方向开口的圆筒，开口尺寸2mm，设置开口的目的是收缩力，内孔尺寸比研磨外圆尺寸大0.003～0.008mm，厚度尺寸为研磨外圆的1/5；通过外力使研磨套内孔涂敷研磨膏，然后与被研磨零件夹紧进行研磨；
c)选用W10金刚石研磨膏；
d)确定研磨参数：
①机床转速约470rpm(中档)；
轴向往复运动频率大约为1.8往复行程/S；
每件加工时间为18S～22S d)；
e)用三爪将零件夹持在机床上，手持研磨套进行研磨。
4)用航空洗涤汽油将活塞表面的研磨膏清洗干净。

Claims (4)

1.一种提高活塞表面粗糙度的加工方法，一种提高活塞表面粗糙度的加工方法，该方法包括如下步骤：
对活塞表面做HVOF处理，然后进行精密磨削，其特征在于：根据加工零件尺寸设计专用研磨套；通过外力使研磨套内孔涂敷研磨膏，然后与被研磨零件夹紧进行研磨。
2.如权利要求1所述的提高活塞表面粗糙度的加工方法，其特征在于所述研磨套为沿轴线方向开口的圆筒，内孔尺寸比研磨零件外圆尺寸大0.003mm～0.008mm，厚度尺寸为研磨外圆的1/5。
3.如权利要求1所述的提高活塞表面粗糙度的加工方法，其特征在于所述研磨套内孔涂敷研磨膏为金刚石研磨膏。
4.如权利要求1所述的提高活塞表面粗糙度的加工方法，其特征在于所述研磨套开口尺寸是研磨套直径的5％-10％。
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