CN108942089A - 一种微小双环带端面密封结构的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于特殊结构的精密元器件加工领域，涉及一种微小双环带端面密封结构的加工方法。本发明在精车环带轮廓后，采用平面研磨去除微切削纹路，在精车过程中，针对环带各侧面的结构特点采用不同的高精度加工方法，使环带截面夹角精度得到整体提高，解决了截面尺寸难以精准调整的问题；通过调整刀具结构、优化切削参数，消除较严重的加工缺陷；在一次成型加工后，再次精整端面，提高端面共面度，并以端面为基准反向补偿加工各侧面，使环带两侧面近似相交成环线。通过以上方法的应用，提高了环带截面角度的加工精度，实现了端面共面要求，获得了极小线宽的环带，进一步改变了端面光整加时，两环带带宽无法同时保证的问题。

Description

一种微小双环带端面密封结构的加工方法

技术领域

本发明属于一种特殊结构的精密元器件加工领域，具体涉及一种微小双环带端面密封结构的加工方法。

背景技术

某液压结构件的端面上设计有两个横截面为锥形的同心环带。当两环带端面在一定压力下，与某一平面接触时，要求能够形成密封腔结构(或一定的油路通道)。这就要求两环带密封端线宽达到微米级，同时要求两端面平面度达到共面级别。为此，相关产品设计要求环带锥形截面顶部宽为0.057±0.03mm，两环带密封端共面度0.0005mm，表面光度Ra0.1。

这种微小环带，在以往加工过程中极易出现裂纹、掉渣、加工变形等现象；同时出现端面共面度达不到较理想的精度等级，两环带线宽也难以同时控制在极小尺寸范围内的问题。这些问题不但大幅降低了密封结构的使用性能，同时导致端面光整时，两环带宽度变化不一致出现带宽超差现象。这主要是因为在通常加工方法中，对关联要素的加工精度控制不严，使得两锥面角精度、一致性相差较大，导致带宽一致性差；同时加工累积误差与微小变形都将导致两环带平面度难以达到较高精度(0.01mm)；另外，这种难以一次加工实现超精密加工精度的结构，在加工中往往需要采取系统的加工策略与精准的补偿措施。如何提高各关联要素的加工精度与实施过程中的精准补偿措施，是实现此类结构精密加工的首要解决的问题，目前相关的加工方法在国内外均未见报道，此类结构的加工仍是机加行业内存在的难题。

发明内容

本发明的目的是：为了解决现有技术微小双环带端面密封结构加工困难、密封端面光整加工时两环带线宽难以同时保证的问题，本发明提出一种在数控车削加工中，实现环带各侧面高精度加工、有效控制两环带端面共面度与实现微小带宽尺寸一致性加工的方法。通过控制这些因素，使得在提高端面密封性能的光整加工中，能够实现端面共面度与带宽处于理想范围内，且加工稳定、能够满足批量生产需求。

本发明的技术方案是：一种微小双环带端面密封结构的加工方法，包括如下步骤：

步骤1：车外轮廓

步骤2：加工内环带内侧面

步骤3：车内外环带间的端面环槽余量

其特征在于步骤4：车内外环带间的端面环槽两斜面

步骤5：切下零件

步骤6：破损状态与环带端面高度差检测

步骤7：调整刀具、切削参数与加工程序

步骤8：按照上述步骤1～5，再加工1件

步骤9：平端面

步骤10：计量环带端面上的内外圆直径

步骤11：环带侧面修尖成型

步骤12：切下零件

步骤13：密封端面光整加工

所述步骤2：加工内环带内侧面时，将中心钻钻尖修磨为70°，直接加工内环带内侧面。

所述步骤3：车内外环带间的端面环槽余量时，端面槽刀刀尖圆弧R0.38mm，且要求圆整光顺，刀宽与V型槽底部截面宽度相同。

所述步骤4：车内外环带间的端面环槽两斜面时，要求采用同一把55°D型刀，且刀尖圆弧R0.4mm。

所述步骤5：切下零件时，先在已加工零件上安装防护套，严防零件磕碰。

所述步骤13：密封端面光整加工时，内外圆环的微小密封端面，通过平研进行光整，去除高度不超过0.02mm。

本发明的有益效果是：本发明针对环带各侧面的特点采用不同的高精度加工方法，使环带截面夹角精度得到整体提高，并解决了截面尺寸难以精准调整的问题；通过调整刀具结构或优化切削参数，消除环带较严重的缺陷问题；同时，在一次成型加工后，采取先平整端面，再以端面为基准反向补偿加工各侧面，使环带两侧面近似相交成环线。通过以上方法的应用，大幅提高了环带截面角度的加工精度；实现了端面共面要求；获得了极小线宽的环带；同时为提高端面密封性能的光整加工打下必要的基础。

附图说明

图1为一种微小双环带端面密封结构的加工方法的流程图；

图2为本发明一种微小双环带端面密封结构零件的俯视图；

图3是图2的A-A剖视图；

其中：1—外环带，2—内环带，3—端面V型环槽

图4是某零件平环带密封端面后的示意图；

图5是图4的A-A剖视图；

其中：D2—内环带节圆直径，D5—外环带节圆直径

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步的说明：

请参阅图2和图3，其中，图2是本发明一种微小双环带端面密封结构零件的俯视图，图3是图2的剖视图。本实施方式中，所述零件为小型液压结构件，一端设计有两个内外同心的微小环带，环带截面为锥形，外环节圆直径φ5.715mm，内环节圆直径φ1.9mm，环带两侧锥高分别为0.25mm与0.635mm，密封端面环带宽度0.057±0.03mm、并要求保持尖边，密封端面共面度要求为0.0005mm，粗糙度Ra0.1。

通过分析材料性质和零件结构，本实施方式中，所述某环带端面密封零件的加工方法的步骤如下：

步骤1：粗车形状

本零件采用一般数控车床加工零件右端面与外锥面，车外锥面锥角保证30°±15′、小端到尺寸φ5.715±0.03mm；

步骤2：加工内环带内侧面

本零件在HARDINGE CONOUEST T42精密数控车床上，先点中心、钻内孔φ1.58±0.075mm，再用改制的70°钻尖中心钻，加工孔口35°锥面(即内环带的内侧面)至

步骤3：车内外环带间的端面环槽余量

用刀尖圆弧R0.38mm的端面槽刀，去除内外环带间的环槽余量，加工后环槽截面宽1.2±0.03mm，深0.635±0.2mm，环槽中心节圆直径为φ3.8±0.03mm；

步骤4：车内外环带间的端面环槽两斜面

用同一把改制的端面55°D型刀，刀尖圆弧R0.4mm，分别加工内外环带间的V型环槽两侧锥面，使端面V型环槽的两侧锥面加工状态一致；

步骤5：切下零件

先在已加工零件上安装防护套，再切下零件，避免环带部位有任何磕碰；

步骤6：破损状态与环带端面高度差检测

在工具显检测环带端面破损情况，包含过切、掉渣、刀痕、裂纹等，并在高度仪上测量内外环带端面的高度差；

步骤7：调整刀具、切削参数与加工程序

当环带出现较严重缺陷，即缺陷截面尺寸或深度大于0.02mm时，首先检查刀具上是否存在干涉部分，若无干涉，则减小并修光刀尖圆弧，同时可以降低切深与进给量，当环带轮廓上缺陷尺寸在0.02mm以内时，则进行程序修改，即将上述步骤1～5涉及的程序，沿Z向向左平移，平移量取环带缺陷尺寸与端面高度差中两者较大值；

步骤8：按照上述步骤1～5，再加工1件

使用调整好的刀具、加工参数与程序，并按照上述步骤1～5，再加工1件，直到刀具和切削参数调整到较为合理为止；

步骤9：平端面

精车外圆刀，平环带密封端面，使两环带端面高度差在0.003mm以内，同时去除了端面棱边毛刺与微小加工缺陷，去除量即为步骤7中Z向平移量；

步骤10：计量环带端面上的内外圆直径

计量环带端面上的内外圆直径，分别得出两环带的内外侧面在X向的偏离值，各侧面X向的偏离值是指加工基准转至新端面时，各侧面在X方向需要调整的距离，由内至外分别为：(D2-D1)、(D3-D2)、(D5-D4)、(D6-D5)；

步骤11：环带侧面修尖成型

将外环带两侧面与内环带外侧面的X向偏离值，补偿至其加工刀具的X补偿值上，将内环带内侧面的X向偏离值，按锥面角度，转换成中心钻的Z向进给补偿值，然后分别加工各侧面，使各环带端面再次近似成线环，宽度值在0.02mm以内，一致性在0.01mm以内；

步骤12：切下零件

先采取一定的保护措施，再切下零件，以防零件掉落磕碰；

步骤13：密封端面光整加工

轻拿零件，在精密平研台上，研内外环密封端面约0.02mm余量，去除端面微缺陷与车削纹路，达到进一步提高表面密封性能的目的。

本发明利用改制的成型刀具，进行内圆环内侧面的成型加工；采用同一把外圆车刀，成组加工内环带外侧面与外环带内侧面，实现同步加工与补偿；考虑到一次加工后密封端面难以达到共面要求以及存在微缺陷的问题，采取端面二次平整加工，提高共面度；在提高共面度的基础上，以新端面为基准，反向补偿加工环带各侧面，使环带两侧面相交成一线，实现了环带宽度控制在极小范围内。本发明改变了以往加工中易产生缺陷、共面度精度较低与环带宽度一致性差、线宽尺寸较大的状况，同时解决了在端面光整加工时，密封端面带宽度不能保证的问题，满足了产品生产研制的需求。

另外，本发明对刀具进行的结构改进以及零件车削加工参数根据实际需要所作的调整如不超出本发明构思，且是本发明权利要求所描述的内容，则仍属于本专利的保护范围。

Claims (6)

1.一种微小双环带端面密封结构的加工方法，包括如下步骤：

步骤1：车外轮廓

步骤2：加工内环带内侧面

步骤3：车内外环带间的端面环槽余量

其特征在于，

步骤4：车内外环带间的端面环槽两斜面

步骤5：切下零件

步骤6：破损状态与环带端面高度差检测

步骤7：调整刀具、切削参数与加工程序

步骤8：按照上述步骤1～5，再加工1件

步骤9：平端面

步骤10：计量环带端面上的内外圆直径

步骤11：环带侧面修尖成型

步骤12：切下零件

步骤13：密封端面光整加工。

2.根据权利要求1所述的一种微小双环带端面密封结构的加工方法，其特征在于：所述步骤2：加工内环带内侧面时，将中心钻钻尖修磨为70°，直接加工内环带内侧面。

3.根据权利要求1所述的一种微小双环带端面密封结构的加工方法，其特征在于：所述步骤3：车内外环带间的端面环槽余量时，端面槽刀刀尖圆弧R0.38mm，且要求圆整光顺，刀宽与V型槽底部截面宽度相同。

4.根据权利要求1所述的一种微小双环带端面密封结构的加工方法，其特征在于：所述步骤4：车内外环带间的端面环槽两斜面时，要求采用同一把55°D型刀，且刀尖圆弧R0.4mm。

5.根据权利要求1所述的一种微小双环带端面密封结构的加工方法，其特征在于，所述步骤5：切下零件时，先在已加工零件上安装防护套，严防零件磕碰。

6.根据权利要求1所述的一种微小双环带端面密封结构的加工方法，其特征在于：所述步骤13：密封端面光整加工时，内外圆环的微小密封端面，通过平研进行光整，去除高度不超过0.02mm。