CN110842765A - 一种高平面度内台阶端面研磨具及研磨方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高平面度内台阶端面研磨具，包括研磨工作面，研磨工作面上有呈射线状分布的通槽，相邻两道通槽之间有半通槽，分三次对零件进行精磨。本采用本方案设计研磨具，采用上述的研磨方法加工某型发动机支撑座组件，效率比之前提高一倍以上，零件加工合格率提升至90%以上。

Description

一种高平面度内台阶端面研磨具及研磨方法

技术领域

本发明涉及一种研磨具结构及相应的研磨方法。

背景技术

随着航空发动机技术的不断提高，关键零部件的尺寸精度和结构设计也不断革新化、高精度化。例如某型发动机支撑座组件零件内端面要求平面度0.0012及表面粗糙度0.2，如图1所示。此类研磨与普通研磨外端面技术不同，其待研磨面是凹陷在台阶下的，这种研磨空间受到很大限制，这对工人加工技术和研磨工具要求大幅提高，相当于普通端面研磨的难度10倍以上。

普通端面研磨通常在较高精度平台上涂抹提前配置好的研磨膏，然后手持零件将研磨端面扣于平台使用划“8”字的方式进行手工研磨。相比普通研磨不同，内端面研磨空间小、精度高，需进行多种新工艺方法试验。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对内断面研磨苦难的问题，探索超高精度内端面研磨技术并进行该类研磨具设计。

本发明的技术方案是：

加工此类高精度平面，研磨具平面度则须在0.001以上；为保证零件加工时受力均匀，根据零件加工面的大小及常用手工研磨具加工经验，该类研磨具厚度须在研磨面尺寸的1/3左右；为保证研磨具加工零件过程中碰划伤零件非研磨表面，则研磨具与零件间间隙不应小于1mm；为保证整个加工过程中研磨膏的充分供给以及多余研磨膏的存储再使用的循环模式，在研磨具上设计了均匀分布的4处通槽和4处半通槽。

具体结构：一种高平面度内台阶端面研磨具，包括研磨工作面，研磨工作面上有呈射线状分布的通槽，相邻两道通槽之间有半通槽。

研磨具中央有垂直于研磨工作面的通孔，通槽从研磨工作面外边缘开始延伸至中心通孔，半通槽从研磨工作面外边缘起向中心方向延伸且不连通中心通孔。

通槽有四道，呈十字形分布，半通槽位于相邻两道通槽之间的角平分线上。

工具整体呈两段阶梯柱形，下段柱体的柱面上有滚花，上段柱体的端面是研磨工作面。

研磨具尺寸d= d₀-x，D=d+10mm，L= d₀/3；其中d为研磨具研磨端研磨工作面直径，d₀为零件内径，x为研磨具与零件间隙，大于1mm，D为研磨具外轮廓尺寸，L为研磨具轴向尺寸。

一种采用上述研磨具进行研磨高平面度内台阶端面的方法，包括：

a）精研研磨具，使研磨面平面度达到0.001；

b）粗研零件，去除零件研磨面机械加工纹理，均匀施加20～50N压力作用于研磨具上，研磨方向保持一致，采用顺时针或逆时针，采用W2.5研磨砂；

c）重新精研研磨具，使平面度达到0.001；

d）半精研零件，使用W1.5研磨砂，让研磨具自重下压作用于零件研磨表面，均匀研磨，目视零件表面发亮，无划痕，这时零件平面度达到0.015～0.002，表面粗糙度达到Ra0.2；

e）再次精研研磨具，使平面度达到0.001；

f）精研零件，使用W0.5或W1研磨砂，让研磨具自重下压作用于零件研表面，均匀研磨，最终达到镜面效果。

本发明的有益效果是：

探索出了一种超高精度内端面研磨技术，发明了一种可靠有效、成本适宜的研磨具，能让零件保质保量较高速率地完成加工，同时此类研磨具能提高一次加工合格率，缩短加工周期，同时精度高，成本低，一套研磨具成本在1000元/套以下，适宜各个生产厂家采纳。

附图说明

图1为待加工的零件结构示意图。

图2为实施例1中研磨具的设计图。

图3为实施例1中研磨具的立体图。

图4为研磨示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体的实施例对发明进行进一步介绍：

实施例1：研磨工艺的摸索确立方面：普通端面研磨通常在较高精度平台上涂抹提前配置好的研磨膏，然后手持零件将研磨端面扣于平台使用划“8”字的方式进行手工研磨。相比普通研磨不同，内端面研磨空间小、精度高，需进行多种新工艺方法试验。为使零件在一定程度去除研磨余量达到高精密研磨要求，研磨具与零件研磨面应有相对运动，且加工力不易过大，防止零件变形，因此研磨零件时必须使零件与研磨具研磨方向固定，加工从头至尾一直顺时针方向或者逆时针方式，中途不可交叉使用不同研磨方向，粗研时轴向研磨力为20N以下即可。针对研磨膏（刚玉微粉），分别采用W1.5和W0.5两种型号，首先半精研磨时需采用半精砂W1.5研磨，去除部分余量，使零件整体见光，平面度达到0.005后使用精砂W0.5进行精研磨，保证零件最终技术条件。根据技术条件要求及现有平面度检测手段，该类零件平面度适合采用平面干涉仪测量。

研磨具设计方面：工欲善其事必先利其器，研磨具的精度直接决定了零件是否能够加工合格，能否保证质量稳定。加工此类平面度0.0012的高精度平面，研磨具平面度则须在0.001以上；为保证零件加工时受力均匀，根据零件加工面的大小及常用手工研磨具加工经验，该类研磨具厚度须在研磨面尺寸的1/3左右；为保证研磨具加工零件过程中碰划伤零件非研磨表面，则研磨具与零件间间隙不应小于1mm；为保证整个加工过程中研磨膏的充分供给以及多余研磨膏的存储再使用的循环模式，在研磨具上设计了均匀分布的4处通槽和4处半通槽。根据以上要求，研磨具的三维设计图和二维设计图如图2和图3所示：研磨具由上下两个阶梯柱体组成，下端较大的柱体的柱面上有滚花，上端较小的柱体端面是研磨平面，研磨具沿轴线有通孔，通槽有四道，呈十字形分布，半通槽位于相邻两道通槽之间的角平分线上，通槽从研磨平面的边缘通至中央通孔，半通槽从研磨平面起至二分之一半径左右处。

研磨具尺寸d= d₀-x

D=d+10mm

L= d₀/3

注：d为研磨具研磨端直径，d0为零件内径，x为研磨具与零件间隙1min，D为研磨具外轮廓尺寸，L为轴向厚度。

具体实现过程：

1.首先确立并编制此类高精度零件加工工艺路线，根据零件实际加工情况给定研磨相应参数。

2.根据研磨具的结构及技术要求，确定研磨具制作工艺路线，如下所示：

0毛料—5粗车外圆端面—10平端面—15铣通槽和半通槽—20滚花—25热处理（HRC=50～60）—30磨外圆—35磨端面—40粗研研磨面—45精研研磨面—50清洗—55检验。

3.设备需求：数控车床、数控铣床、真空热处理机、外圆磨床、平面磨床、研磨机、钳工精研平台

4.高精密研磨过程

a）精研研磨具，使研磨面平面度达到0.001；

b）粗研零件，去除零件研磨面机械加工纹理，均匀施加20～50N压力作用于研磨具上，研磨方向必须保持一致，采用顺时针或逆时针，采用W2.5研磨砂；

c）重新精研研磨具，使平面度达到0.001；

d）半精研零件，使用W1.5研磨砂，让研磨具自重下压作用于零件研磨表面，均匀研磨，目视零件表面发亮，无划痕，这时零件平面度达到0.015～0.002，表面粗糙度达到Ra0.2；

e）再次精研研磨具，使平面度达到0.001；

f）精研零件，使用W0.5或W1研磨砂，让研磨具自重下压作用于零件研表面，均匀研磨，最终达到镜面效果。零件研磨过程示意图，见图4.

5.零件研磨实际效果：采用本方案设计研磨具，采用上述的研磨方法加工某型发动机支撑座组件，效率比之前提高一倍以上，零件加工合格率提升至90%以上。

实施例2：本实施例在实施例1的基础上改变了研磨平面的结构，通槽设有3道，相互夹角120°，半通槽也是3道。

Claims (6)

1.一种高平面度内台阶端面研磨具，包括研磨工作面，其特征在于：研磨工作面上有呈射线状分布的通槽，相邻两道通槽之间有半通槽。

2.根据权利要求1所述的高平面度内台阶端面研磨具，其特征在于：研磨具中央有垂直于研磨工作面的通孔，通槽从研磨工作面外边缘开始延伸至中心通孔，半通槽从研磨工作面外边缘起向中心方向延伸且不连通中心通孔。

3.根据权利要求1所述的高平面度内台阶端面研磨具，其特征在于：通槽有四道，呈十字形分布，半通槽位于相邻两道通槽之间的角平分线上。

4.根据权利要求1所述的高平面度内台阶端面研磨具，其特征在于：工具整体呈两段阶梯柱形，下段柱体的柱面上有滚花，上段柱体的端面是研磨工作面。

5.根据权利要求4所述的高平面度内台阶端面研磨具，其特征在于：研磨具尺寸d= d₀-x，D=d+10mm，L= d₀/3；其中d为研磨具研磨端研磨工作面直径，d₀为零件内径，x为研磨具与零件间隙，大于1mm，D为研磨具外轮廓尺寸，L为研磨具轴向尺寸。

6.一种采用权利要求1-5任一项所述研磨具进行研磨高平面度内台阶端面的方法，其特征在于包括：

a）精研研磨具，使研磨面平面度达到0.001；

b）粗研零件，去除零件研磨面机械加工纹理，均匀施加20～50N压力作用于研磨具上，研磨方向保持一致，采用顺时针或逆时针，采用W2.5研磨砂；

c）重新精研研磨具，使平面度达到0.001；

d）半精研零件，使用W1.5研磨砂，让研磨具自重下压作用于零件研磨表面，均匀研磨，目视零件表面发亮，无划痕，这时零件平面度达到0.015～0.002，表面粗糙度达到Ra0.2；

e）再次精研研磨具，使平面度达到0.001；

f）精研零件，使用W0.5或W1研磨砂，让研磨具自重下压作用于零件研表面，均匀研磨，最终达到镜面效果。

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