CN109093475A - 一种薄片工件的修磨工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种薄片工件的修磨工艺，包括：在未开启磨床的磁性工作台的磁性开关的状态下，将金属基板设置于所述磁性工作台上，将所述薄片工件的第一面设置于所述金属基板上，在所述第一面与所述金属基板的缝隙处涂抹胶水；在所述胶水固化后，开启所述磁性开关，使所述磁性工作台吸紧所述金属基板后，对所述薄片工件的第二面进行磨削；以及在对所述第二面磨削完成后，将所述薄片工件从所述金属基板上取下。该薄片工件的修磨工艺具有因装夹应力而产生的弹性变形小，消除了薄片工件由于弹性恢复而产生的加工变形等特点。

Description

一种薄片工件的修磨工艺
技术领域
本发明主要涉及装配领域，尤其涉及一种薄片工件的修磨工艺。
背景技术
在航空、汽车等发动机的装配过程中，常常会使用多种不同尺寸的调整垫圈、调整垫片等薄片工件对各零部件的位置进行精确的调整。这就使调整垫圈、调整垫片等需要具有非常严格的厚度尺寸精度，而标准的调整垫圈、调整垫片等工件通常无法满足精度要求。这就需要按照装配现场的具体情况，将标准的调整垫圈、调整垫片等工件修磨到所需要的尺寸。为了不影响发动机装配进度，现场修磨需要快速完成。
现有技术在修磨加工时多对工件采用磁力装夹或压板装夹。由于调整垫圈、调整垫片等工件厚度薄，在工件两平面存在翘曲(超出平面度要求)的情况下，用直接磁力装夹的方式实现工件装夹时，为确保工件在磨削时不窜动，需要对工件施加一定磁力，当磁力达到一定程度时就会造成工件内部产生较大的装夹应力，一旦工件加工完成去除磁力后工件就会产生弹性恢复，进而引起已磨削到所需尺寸的工件的加工面产生翘曲(平面度超差)。采用压板装夹同样存在修磨后的工件产生弹性恢复，进而引起工件的加工面产生翘曲的缺陷。其中，装夹应力是指工件由于装夹而产生变形时，在工件内部产生的力，以抵抗装夹所产生的变形；弹性恢复是指金属材料在受到一定外力作用时会产生相应程度的变形，当该外力作用失去或不足以使金属材料内部结构发生失效时，外力去除后，金属材料会在弹性力作用下恢复原来的状态。
此外，现有技术中还有采用专用工装来装夹工件，但该类工装结构比较复杂，通用性较差，不能适应发动机装配现场的实时要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种薄片工件修磨工艺，其具有因装夹应力而产生的弹性变形小，消除了薄片工件由于弹性恢复而产生的加工变形等特点。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种薄片工件的修磨工艺，包括：在未开启磨床的磁性工作台的磁性开关的状态下，将金属基板设置于所述磁性工作台上，将所述薄片工件的第一面设置于所述金属基板上，在所述第一面与所述金属基板的缝隙处涂抹胶水；在所述胶水固化后，开启所述磁性开关，使所述磁性工作台吸紧所述金属基板后，对所述薄片工件的第二面进行磨削；以及在对所述第二面磨削完成后，将所述薄片工件从所述金属基板上取下。
在本发明的一实施例中，在所述第一面与所述金属基板的缝隙处涂抹胶水的步骤包括：检查所述第一面与所述金属基板的缝隙，根据预定规则标记出需要涂抹胶水的缝隙的区域；以及在标记区域中的所述第一面与所述金属基板的接触边缘处涂抹胶水。
在本发明的一实施例中，所述薄片工件的修磨工艺还包括：将所述金属基板设置于铣加工中心的铣工作台上，将所述薄片工件的第二面设置于所述金属基板上，使用压板将所述金属基板固定于所述铣工作台上，在所述第二面与所述金属基板的接触边缘处涂抹胶水；在所述胶固化后，对所述第一面进行铣削；以及在对所述第一面铣削完成后，将所述薄片工件从所述金属基板上取下。
在本发明的一实施例中，将所述薄片工件从所述金属基板上取下的步骤包括：用除胶剂溶解固化后的胶水，待固化后的胶水溶解后，将所述薄片工件从所述金属基板上取下；以及用所述除胶剂清洗所述薄片工件和所述金属基板上残留的固化后的胶水。
在本发明的一实施例中，当所述薄片工件具有凸起部时，所述金属基板具有与所述凸起部相应的凹槽。
在本发明的一实施例中，所述金属基板两平面的平面度和/或平行度为所述薄片工件两平面所要达到的平面度和/或平行度的一半以内。
在本发明的一实施例中，每次磨削的吃刀量为所述薄片工件两平面所要达到的平面度或平行度的一半以内。
在本发明的一实施例中，每次铣削的吃刀量为所述薄片工件两平面所要达到的平面度或平行度的一半以内。
在本发明的一实施例中，所述胶水为瞬干胶。
在本发明的一实施例中，所述胶水为氰基丙烯酸酯胶。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明提出的薄片工件的修磨工艺使用胶水对薄片工件进行装夹，由于胶水具有良好的流动性，固化之后具有良好的韧性，薄片工件在精度较高的金属基板上经胶水填充缝隙、固化支撑并快速粘结，使薄片工件无装夹变形，修磨加工完后没有弹性变形，在机床精度保证的情况下可以得到很高平面度的被加工表面，实现了薄片工件的快速无应力高精度修磨。
附图说明
图1是本发明一实施例的薄片工件的修磨工艺的基本流程图。
图2是本发明一实施例的调整垫圈的正视图和侧视图。
图3是本发明一实施例的将调整垫圈设置于金属基板后的侧视图。
图4是本发明另一实施例的薄片工件的修磨工艺的基本流程图。
图5是本发明一实施例的将金属基板置于铣工作台后的示意图。
具体实施方式
为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。
图1是本发明一实施例的薄片工件的修磨工艺的基本流程图。请参考图1，薄片工件的修磨工艺100包括：
步骤101：在未开启磨床的磁性工作台的磁性开关的状态下，将金属基板设置于磁性工作台上，将薄片工件的第一面设置于金属基板上，在第一面与金属基板的缝隙处涂抹胶水；
步骤102：在胶水固化后，开启磁性开关，使磁性工作台吸紧金属基板后，对薄片工件的第二面进行磨削；以及
步骤103：在对第二面磨削完成后，将薄片工件从金属基板上取下。
本发明的薄片工件的修磨工艺100在薄片工件的第一面与金属基板的缝隙处涂抹胶水，在胶水固化前，其具有良好的流动性，能够很好的填充该缝隙，在胶水固化后，胶水起到了填充校平薄片工件的作用，对薄片工件的超差部位进行了刚性加强，并将薄片工件固定(装夹)在金属基板上。采用这种将薄片工件装夹在金属基板上的方法，在修磨之前由于装夹应力而产生的弹性形变相较于磁性装夹和压板装夹小很多，基本消除了薄片工件由于弹性恢复而产生的加工变形，且能够精确地控制修磨后的薄片工件的平面度和/或平行度。
在步骤101中，在第一面与金属基板的缝隙处涂抹胶水的步骤可以通过如下方式进行：首先，用塞尺检查薄片工件的第一面与金属基板的缝隙，根据预定规则标记出需要涂抹胶水的缝隙的区域；而后，在标记区域中的薄片工件的第一面与金属基板的接触边缘处涂抹胶水。其中预定规则可以是缝隙的尺度大于预定值，尺度可以包含缝隙的长度、深度和高度中的至少之一，预定值可以是根据薄片工件的尺度确定的值，也可以是经多次测量缝隙尺度后所确定的值。另外需要说明的是步骤101中的“将金属基板设置于磁性工作台上，将薄片工件的第一面设置于金属基板上，在第一面与金属基板的缝隙处涂抹胶水”只是叙述上的顺序，其实际执行顺序本发明对并不加以限制，即可以先将金属基板设置于磁性工作台上，然后将薄片工件的第一面设置于金属基板上，最后涂抹胶水；也可以先将薄片工件的第一面设置于金属基板上，然后涂抹胶水，最后将设置有薄片工件的金属基板设置于磁性工作台上。检查薄片工件的第一面与金属基板的缝隙的工件，并不仅限于塞尺还可以是其他工具。当使用自动化工具检查时，可以不需要人工干预。
在步骤102中，对薄片工件的第二面进行磨削时，每次磨削的吃刀量优选为薄片工件两平面所要达到的平面度或平行度的一半以内。
步骤103可以包括：用除胶剂溶解固化后的胶水，待固化后的胶水溶解后，将薄片工件从金属基板上取下；以及用除胶剂清洗薄片工件和金属基板上残留的固化后的胶水。
优选的，金属基板两平面的平面度和/或平行度为薄片工件两平面所要达到的平面度和/或平行度的一半以内。如此，金属基板能够提供良好的承载环境，以避免金属基板的不平整对薄片工件修磨的影响。
此外，胶水优选地为固化前具有良好的流动性，固化后具有良好韧性的瞬干胶，例如氰基丙烯酸酯胶(502瞬干胶)。
另外需要说明的是，本发明上下文中的薄片工件是指工件的直径与厚度尺寸比例大于一定值的工件，例如该比例大于10、20、30、40或50，薄片工件可以是调整垫圈、调整垫片等。
下面以对一调整垫圈修磨为例来说明薄片工件的修磨工艺100。图2是本发明一实施例的调整垫圈的正视图和侧视图。图3是本发明一实施例的将调整垫圈设置于金属基板后的侧视图。请先参考图2，图2示出了调整垫圈10的详细尺寸和公差，其中调整垫圈10的外径为207.4mm，厚度为4mm，直径与厚度尺寸比例大于50，可见调整垫圈10属于薄片工件，调整垫圈10的A面和B面的平面度为0.05mm，A面和B面的平行度同样为0.05mm。调整垫圈10具有凸台11。调整垫圈10的材料为1Cr11Ni2W2MoV。
现要求调整垫圈10的B面的平面度误差控制在0.02mm以内，以及A面与B面的平行度误差同样控制在0.02mm以内。现可以采用薄片工件的修磨工艺100对调整垫圈10进行修磨，具体如下：
步骤一：用磨床加工一块金属平板作为装夹调整垫圈10的金属基板20，金属基板20的尺寸为大于等于250mm×250mm×30mm，金属基板20两平面的平面度和平行度控制在0.01mm以内，在金属基板20边缘处加工一方槽21，方槽21的尺寸为15mm(长)×8mm(宽)×8mm(高)，如图3所示，方槽21的尺寸略大于调整垫圈10的凸台11的尺寸，可以起到辅助支撑的作用。优选的，金属基板20的材料为45#调质钢，其厚度大于等于30mm。
步骤二：将金属基板20置于平面磨床工作台上，以A面为定位基准面将调整垫圈10置于金属基板20上，调整垫圈10的凸台11置于金属基板20边缘处的方槽21内。此时不需开启磨床磁性工作台的磁性开关，保持调整垫圈10处于自由状态，如图3所示。
步骤三：用塞尺检查调整垫圈10的定位基准面(图3中A面)与金属基板20的平面之间的缝隙，用记号笔在调整垫圈10的B面上标记出缝隙大于预定值的区域。
步骤四：在标记区域沿着调整垫圈10圆环面均匀地涂抹胶水30，由于胶水30具有较好的流动性，胶水30在固化之前能将调整垫圈10与金属基板20平面之间的缝隙填充完全。涂抹胶水30后，胶水30的位置如图3所示。优选的，在调整垫圈10内外环均涂抹胶水30。
步骤五：在胶水30固化后，固化后的胶水30一方面起到了粘紧调整垫圈10的作用，另一方面填充调整垫圈10与金属基板20之间的缝隙，对调整垫圈10起到支撑作用，此时可以开启磨床磁性工作台吸紧金属基板20，即可直接对调整垫圈10的B面进行磨削加工。优选的，控制每次磨削吃刀量不超过0.01mm，待磨削去除0.05～0.08mm时，即完成了对调整垫圈10的B面的磨削。
步骤六：用除胶剂溶解固化后的胶水30，待固化后的胶水30溶解后，将调整垫圈10从金属基板20上取下，并用除胶剂清洗调整垫圈10和金属基板20上残留的固化后的胶水30。其中，除胶剂可以为酒精。
步骤七：用千分尺和塞尺检验调整垫圈10的厚度尺寸和B面的平面度。
经上述步骤对调整垫圈10进行修磨后，可以使得调整垫圈10的B面的平面度控制在0.01mm以内。此时，调整垫圈10的B面可作为调整垫圈10的A面加工的定位精基准。
在需要对薄片工件的第一面进行修磨时，本发明提出了另一薄片工件的修磨工艺200，其基本流程请参考图4。薄片工件的修磨工艺200包含了薄片工件的修磨工艺100的所有步骤，因此在此不再重复叙述，下面主要介绍在修磨工艺100之后的步骤104至步骤106，具体如下：
步骤104：将金属基板设置于铣加工中心的铣工作台上，将薄片工件的第二面设置于金属基板上，使用压板将金属基板固定于铣工作台上，在第二面与金属基板的接触边缘处涂抹胶水；
步骤105：在胶固化后，对第一面进行铣削；以及
步骤106：在对第二面磨削完成后，将薄片工件从金属基板上取下。
在步骤104中，由于薄片工件的第二面是经过磨削过的，其已具有较高的平面度，在将第二面设置于金属基板上后，第二面与金属基板之间的缝隙通常较为均匀，因此可以无需再检查第二面与金属基板是否存在大于预定值的缝隙的区域，而直接在薄片工件的第二面与金属基板的接触边缘处涂抹胶水。同样地，胶水优选地为固化前具有良好的流动性，固化后具有良好韧性的瞬干胶，例如氰基丙烯酸酯胶(502瞬干胶)。同样需要说明的是，步骤104中的“将薄片工件的第二面设置于金属基板上，使用压板将金属基板固定于铣工作台上，在第二面与金属基板的接触边缘处涂抹胶水”也只是叙述上的顺序，其实际执行顺序本发明并不加以限制。
在步骤105中，对薄片工件的第一面进行铣削时，每次铣削的吃刀量优选为薄片工件两平面所要达到的平面度或平行度的一半以内。
步骤106同样可以包括：用除胶剂溶解固化后的胶水，待固化后的胶水溶解后，将薄片工件从金属基板上取下；以及用除胶剂清洗薄片工件和金属基板上残留的固化后的胶水。
同样以图2所示出的调整垫圈10为例说明对调整垫圈10的A面执行步骤104至步骤106的修磨步骤，具体如下：
步骤八：将金属基板20置于铣加工中心的铣工作台上，以调整垫圈10的B面为定位基准面将调整垫圈10置于金属基板20上，再用压板40将金属基板20固定，如图5所示，沿着调整垫圈10的圆环面均匀的涂抹胶水30。优选的，调整垫圈10的内外环均涂抹胶水30。
步骤九：待胶水30固化之后，用铣加工中心对调整垫圈10的A面进行铣削，铣削轨迹避开调整垫圈10的凸台11，保证调整垫圈10的厚度尺寸。
步骤十：采用和步骤六相同的方法拆卸并清洗调整垫圈10，采用和步骤七相同的方法检验调整垫圈10的厚度尺寸和A面的平面度，以及两平面(A面和B面)的平行度，确保调整垫圈10在无约束状况下的最终尺寸和形位公差符合要求。
需要说明的是，对调整垫圈10的A面进行修磨同样可以采用磨削工艺，由于采用磨削工艺的要求与对B面进行修磨时的要求相同，因此在此不再重复描述。
虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，在没有脱离本发明精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。

Claims (10)

1.一种薄片工件的修磨工艺，包括：
在未开启磨床的磁性工作台的磁性开关的状态下，将金属基板设置于所述磁性工作台上，将所述薄片工件的第一面设置于所述金属基板上，在所述第一面与所述金属基板的缝隙处涂抹胶水；
在所述胶水固化后，开启所述磁性开关，使所述磁性工作台吸紧所述金属基板后，对所述薄片工件的第二面进行磨削；以及
在对所述第二面磨削完成后，将所述薄片工件从所述金属基板上取下。
2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，在所述第一面与所述金属基板的缝隙处涂抹胶水的步骤包括：
检查所述第一面与所述金属基板的缝隙，根据预定规则标记出需要涂抹胶水的缝隙的区域；以及
在标记区域中的所述第一面与所述金属基板的接触边缘处涂抹胶水。
3.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，还包括：
将所述金属基板设置于铣加工中心的铣工作台上，将所述薄片工件的第二面设置于所述金属基板上，使用压板将所述金属基板固定于所述铣工作台上，在所述第二面与所述金属基板的接触边缘处涂抹胶水；
在所述胶固化后，对所述第一面进行铣削；以及
在对所述第一面铣削完成后，将所述薄片工件从所述金属基板上取下。
4.根据权利要求1或3所述的工艺，其特征在于，将所述薄片工件从所述金属基板上取下的步骤包括：
用除胶剂溶解固化后的胶水，待固化后的胶水溶解后，将所述薄片工件从所述金属基板上取下；以及
用所述除胶剂清洗所述薄片工件和所述金属基板上残留的固化后的胶水。
5.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，当所述薄片工件具有凸起部时，所述金属基板具有与所述凸起部相应的凹槽。
6.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述金属基板两平面的平面度和/或平行度为所述薄片工件两平面所要达到的平面度和/或平行度的一半以内。
7.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，每次磨削的吃刀量为所述薄片工件两平面所要达到的平面度或平行度的一半以内。
8.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于，每次铣削的吃刀量为所述薄片工件两平面所要达到的平面度或平行度的一半以内。
9.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述胶水为瞬干胶。
10.根据权利要求8所述的工艺，其特征在于，所述胶水为氰基丙烯酸酯胶。
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