CN113878411B - 一种压缩机滑片r面回转抛光的定位夹具及其抛光方法 - Google Patents

Abstract

一种压缩机滑片R面回转抛光的抛光方法，首先对压缩机滑片R面的原始粗糙度进行确认，之后根据原始粗糙度选择磨料，在进行精抛或研磨加精抛，滑片的R面在磨料中做公转加自转的正反转运动，如此可以进行均匀有效的抛光，从而可以对滑片R面的面型精度进行有效控制。采用该压缩机滑片R面回转抛光的抛光方法后，抛光后的压缩机滑片R面的粗糙度Ra<0.05μm，且侧面无倒角，表面无氧化变质层、腐蚀层、元素污染层；且该抛光方法为物理抛光，不受材料限制，提高了抛光效率。

Description

一种压缩机滑片R面回转抛光的定位夹具及其抛光方法

技术领域

本发明属于压缩机机械加工技术领域，具体涉及一种压缩机滑片R面回转抛光的定位夹具及其抛光方法。

背景技术

在家电以及汽车领域，随着能效标准的提高，对转子式压缩机的功耗和单机能效提出了更高的要求，高速、高载荷成为趋势，使得传统压缩机滑片出现表面滑移现象；同时，随着制冷剂的发展，由于工质物性不同，使得压缩机工作压力越来越大，润滑条件恶化，致使各摩擦副之间的磨损增大，泄露增加，导致压缩机能效比降低。研究发现，转子式压缩机在工作时，旋转的偏心轴带动套在其偏心部上的转子做偏心旋转，压缩机滑片在背压和弹簧的作用下顶在转子上的气缸槽中做往复运动，滑片R面和转子外表面处于边界润滑或混合润滑状态，导致滑片R面和转子之间的磨损是最严重的，滑片外端部的摩擦损失最大，约占摩擦总损失的87.1％，其次是滑片侧面损失，约占总损失的12.6％。因此，提升压缩机滑片的耐磨性，是提高转子式压缩机性能和寿命的关键。

目前使用的压缩机滑片材料，主要有高速钢、经过氮化、渗碳处理或碳氮共渗处理以及在表面进行无氢DLC镀层处理的压缩机滑片，这些方法均通过提升材料的表面硬度来提升压缩机滑片的耐磨性，然而针对这类压缩机滑片的R面抛光则面临更为严峻的考验。长期以来，对滑片的R面抛光技术主要有：

（a）精研磨技术：采用磨床对滑片的R面进行抛光处理，但目前所达到的表面粗糙度仅有0.4μm。而且存在以下不足：1）加工表面存在微裂纹及残余应力；2）存在金属粉尘的污染；3）由于滑片的表面硬度提升，更是降低了抛光效率。

（b）电化学抛光：采用合理的抛光溶液对滑片的R面进行抛光。经过提升表面硬度的压缩机滑片后，表面材料与原始基体材料不同，因此难以进行电化学抛光。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种压缩机滑片R面回转抛光的定位夹具及其抛光方法，经抛光后压缩机滑片R面粗糙度Ra<0.05μm，且侧面无倒角，表面无氧化变质层、腐蚀层、元素污染层；且该抛光方法为物理抛光，不受材料限制，提高了抛光效率。

本发明是通过以下技术方案实现的，提供一种压缩机滑片R面回转抛光方法，包括以下步骤：

S1 判断滑片R面的材料及原始粗糙度，若滑片R面的原始粗糙度为12~16μm，则在装夹完成后先执行S2后执行S3，若滑片R面的原始粗糙度为2~4μm，则跨过S2直接执行S3；

S2 选择磨料A，设置工艺参数，进行研磨处理；

S3 选择磨料B，设置工艺参数，进行精抛处理，获得抛光后的滑片。

特别的，所述滑片采用工装夹具完成装夹，该工装夹具包括：与抛光设备相连接的连接端、用于安装滑片的至少两个紧固板、设于连接端与紧固板之间的固定盘；

所述两个紧固板平行设于固定盘上方，所述两个紧固板背对背的一侧分别开设有至少两个第一螺纹孔，且该紧固板远离固定盘的一侧向下开设有一安装槽，该安装槽一端部由上至下开设有两个第二螺纹孔，所述第一螺纹孔、第二螺纹孔分别与安装槽相通。

特别的，为了防止在紧固过程中，对滑片产生压痕，所述安装槽内壁均设有防护层，该防护层采用聚氨酯制作而成的。

特别的，所述紧固板两端向上延伸出一凸台，该凸台位于安装槽两端部上方，所述凸台即可以对滑片起到一个定位作用，同时可以起到一个保护作用。

特别的，所述磨料A包括：A磨粒、水、研磨液，所述A磨粒与水的体积比为（6~8）：1；所述研磨液与水的添加比例为（2~10）:100，若低于该比例，研磨液含量较少，则不能很好的发挥润滑、缓冲作用，将会造成滑片R面表面粗糙，擦痕明显，甚至破坏压缩机滑片，若研磨液过多，加工效率则明显下降；所述A磨粒为绿碳化硅：棕刚玉：树脂结合剂按质量比为（80~90）：（1~3）：（6~18）配比而成，于本发明中，绿碳化硅和棕刚玉主要起切削作用，指树脂结合剂把棕刚玉和绿碳化硅结合在一块，若树脂结合剂含量较低，则无法有效有效把绿碳化硅和棕刚玉结合在一块，若含量较高，则绿碳化硅和棕刚玉的含量减少，加工效率下降，而绿碳化硅因为硬度高且质地脆，磨耗较大，因此若绿碳化硅含量较少的话，加工效率低，在加工过程中，若绿碳化硅磨耗过大时，棕刚玉可以作为临时替代磨料进行研磨，延长磨料的寿命；所述研磨液为甘油：硝酸钠：脂肪酸按体积比为（45~75）：（20~35）：（15~25）配比而成，于本发明中，所述甘油作为研磨液的主要溶剂，主要溶解硝酸钠、脂肪酸，含量较少，无法完全溶解硝酸钠和脂肪酸，若甘油含量较多，其余两个含量将会减少，导致加工效果下降，而硝酸钠可以有效快速清除磨块表面的磨削，加速磨块与工件的接触几率，提高加工效率，同样硝酸钠含量下降，加工效率下降，脂肪酸主要提高工件的表面光亮度，其含量越高，表面光亮效果越好，但超过一定值后光亮度变化不大，而其含量越低表面光亮效果则会变差。

特别的，所述A磨粒的硬度大于2000HV，形状结构为圆锥体；所述A磨料与水的体积比为为（6~8）:1；于本发明中，所述A磨粒颗粒形状为圆锥体，有助于研磨更多的结构，并且具有密度小、弹性好、缓冲作用强，如此可以提高研磨精度；同时由于水可以清洗掉堵塞在磨料表面的磨屑，进而提高工件的加工效率，因此在加工过程中，A磨粒和待加工件需浸泡在水和研磨液中；若A磨粒和水的含量低于上述比例，则磨料的含量减少，致使工件的切削速度下降；若比例增加，磨屑不能及时被水清洗掉，致使磨屑粘附磨料表面降低了磨料与工件的接触几率，同样会降低加工效率。

特别的，所述磨料B为玉米芯：氧化铬：金刚砂按质量比为（90~100）：(2~5)：(30~40）配比而成；与本发明中，由于玉米芯本身切削能力较弱，但在其表面粘附一定量的氧化铬和金刚砂，则可以增强其切削能力，从而提高其加工效率，而若玉米芯含量过多的话，切削力量较弱，加工效率则会明显下降；若玉米芯含量较少，则很难起到抛光作用，致使加工质量会下降；而氧化铬可以有效提高工件的表面光洁度，但是由于其切削能力不是很高，因此同时需要在表面粘附一定的金刚砂以提高其加工效率。

特别的，所述磨料B的D50为100微米，结构为拓扑多面体，拓扑多面体的每个角度范围为15~160°；磨料B为多拓扑多面体，且每个角设计为不同角度，但是控制在一个范围内，可以改变磨削作用强度进而可以增加每个零件加工面与磨料接触的机会均等，实现均匀加工，提高抛光精度。

特别的，所述S2或S3中，滑片R面在进行抛光时，在磨料A或磨料B中，做公转加自转同时正转运动（公转加自转同时顺时针转动）、做公转加自转同时反转运动（公转加自转同时逆时针转动），所述工艺参数包括：研磨时间30min、精抛时间30min、公转转速5~80r/min、自转转速5~80r/min；如此设计，在研磨和精抛时，可以对滑片进行均匀有效的抛光，且对滑片R面的面型精度进行有效控制，从而提高研磨精度及抛光精度。

本发明提供一种压缩机滑片R面回转抛光的定位夹具及其抛光方法，具有以下有益效果：

1、通过工装夹具可以对压缩机滑片进行有效夹持，对不需要抛光的表面进行有效保护，避免滑片侧面产生倒角等，同时由于工装夹具内侧与滑片侧面接触的位置采用聚氨酯材料，避免滑片夹持表面产生夹痕等；

2、滑片的R面在磨料中做公转加自转的正反转运动，可以进行均匀有效的抛光，从而可以对滑片R面的面型精度进行有效控制；

3、该抛光设备可同时装夹18个工装夹具，每个工装夹具可以夹持两个滑片，从而大大提升抛光效率；

4、通过对研磨A磨粒形状设计为圆锥体，有助于研磨更多的结构，同时该研磨磨料的密度小、弹性好、缓冲作用强，在确保研磨稳定的同时提高了研磨精度；通过对精抛磨料B结构设计为拓扑多面体，且每个角的角度范围控制在15～160°之间，以此可改变磨削作用强度，进而确保每个滑片加工面与磨料接触的机会均等，实现均匀加工，提高抛光精度。

【附图说明】

图1为本发明抛光技术中应用到的抛光设备；

图2为本发明工装夹具的结构示意图以及立体结构示意图；

图3为本发明磨料A和磨料B的显微形貌；

图4为实施例1采用本发明处理前后的微观形貌图，其中（a）为处理前压缩机滑片R的宏观形貌，；（b）为处理前压缩机滑片R面表面的宏观形貌；（c）为处理后压缩机滑片R面的微观形貌图；（d）为处理后压缩机滑片R面表面的微观形貌图；

图5为实施例2采用本发明处理前后的微观形貌图，其中（a）为处理前压缩机滑片R面的宏观形貌；（b）为处理前压缩机滑片R面表面的宏观形貌；（c）为处理后压缩机滑片R面的微观形貌图；（d）为处理后压缩机滑片R面表面的微观形貌图。

附图中，10-工具台、20-门、30-控制柜、40-指示灯、50-电机、60-滑轨、70-公转轴、80-自转轴、90-设备夹头、100-料缸，1-连接端、2-紧固板、3-固定盘、4-第一螺纹孔、5-安装槽、6-第二螺纹孔、7-凸台。

【具体实施方式】

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进一步详细说明，在本发明实施例中应用到的抛光设备为回转力学抛光设备，如图1所示，其中工装夹具安装于设备夹头下方。

实施例1

此压缩机滑片为气体表层渗碳的高速钢，原始硬度为60HRC，原始粗糙度Ra为2.8μm，加工余量为≤5μm，要求滑片R面的粗糙度Ra需要达到0.05μm以下。

1）评价该气体表层渗碳的压缩机滑片R面的原始粗糙度为2.8μm。

2）将压缩机滑片安装在工装夹具中，如图2。

3）根据原始粗糙度选择精密抛光的磨料B，如图3（b），所述磨料B为玉米粒：氧化铬：金刚砂按质量比为（90~100）：(2~5)：(30~40）配比而成，磨料B的D50为100微米，结构为拓扑多面体，拓扑多面体的每个角度范围为15~160°，加工时间为30min，获得抛光后的滑片，如图4。

4）经过抛光后压缩机滑片R面的粗糙度小于0.05μm，并且滑片的去除量不到1μm，证明符合要求。

实施例2

此压缩机滑片为气体表层碳氮共渗的高速钢，原始硬度为60HRC，原始粗糙度Ra为12μm，加工余量为≤5μm，要求滑片R面的粗糙度Ra需要达到0.05μm以下。

1）评价该气体表层渗碳的压缩机滑片R面的原始粗糙度为12μm。

2）将压缩机滑片安装在工装夹具中。

3）根据原始粗糙度选择研磨料A加水和研磨液，所述磨料A包括：A磨粒、水、研磨液，所述A磨粒与水的体积比为6~8：1，所述研磨液与水的添加比例为2~5:100，所述A磨粒的硬度大于2000HV，形状结构为圆锥体，所述A磨粒为绿碳化硅：棕刚玉：塑磨按质量比为（80~90）：（1~3）：（6~18）配比而成，所述研磨液为甘油、硝酸钠、脂肪酸；所述磨料A与水的体积比例为6~8:1，研磨液与水的添加比例为2~5:100，研磨30min后，采用精密抛光的磨料B，加工30min，获得抛光后的滑片，如图5。

4）经过抛光后压缩机滑片R面的粗糙度小于0.05μm，并且滑片的去除量不到5μm符合要求。

于本发明中，抛光以及精抛均采用图1所示的抛光设备，该抛光设备包括：设于支架上的工具台10、在工作时关闭以起到保护作用的门20、用于加紧工装夹具的设备夹头90、用于对该设备进行控制的控制柜30、指示灯40、滑轨60、用与带动工装夹具下方滑片自转的自转轴80、用于使滑片在加工时自转的同时沿着滑轨60完成公转的公转轴70、用于为自转轴80和公转轴70提供动力的电机50，所述工具台10上方、设备夹头90下方设有一磨料缸100，所述磨料A或磨料B设于磨料缸内。

在需要对滑片进行抛光时，首先采用工装夹具将滑片装夹好，该工装夹具包括：与抛光设备相连接的连接端1、用于安装滑片的至少两个紧固板2、设于连接端1与紧固板2之间的固定盘3；所述两个紧固板2平行设于固定盘3上方，所述两个紧固板2背对背的一侧分别开设有至少两个第一螺纹孔4，且该紧固板2远离固定盘3的一侧向下开设有一安装槽5，该安装槽5一端部由上至下开设有两个第二螺纹孔6，所述第一螺纹孔4、第二螺纹孔6分别与安装槽5相通。所述紧固板2两端向上延伸出一凸台7，该凸台7位于安装槽5两端部上方。

滑片的装夹过程如下：

将滑片安放于安装槽5内，通过将螺栓插入第一螺纹孔4后，可以于侧面对滑片前后方向进行固定，防止滑片于安装槽5内上下移动；通过将螺栓插入第二螺纹孔6可以实现滑片左右方向的固定，从而防止滑片出现倾斜。为了防止螺栓对滑片产生压痕，螺栓与滑片接触的位置均设有聚氨酯，同时为了防止在螺栓紧固滑片时，安装槽5侧壁对滑片产生划痕或压痕，在安装槽5侧壁设置一层聚氨酯保护层，从而确保滑片的光滑完整。

在完成滑片的装夹后，通过连接端固定于抛光设备的设备夹头90下方；之后通过控制柜设置加工参数，于本发明中，如若选择正反转选择的加工时间不一致，则会导致滑片两侧的加工时长不一致，导致加工不均匀不一致；若两次加工时下沉高度不一致，则会导致磨料对滑片表面的正压力不同，致使加工不一致；公转、自转转速不同会影响磨削过程中的磨削效率，因此本发明将抛光设备公转、自转转速、正反转间隔以及下沉高度设置为可控可调，从而可以保证正反转加工时长相同，两次下沉高度保持一致。因此加工参数按照如下设定：研磨公转速度为30r/min，自转速度为60r/min；精抛的公转速度为45r/min，自转速度为70r/min；正反转间隔时间均为5min，下沉高度设定为430mm即可。

在设定参数的同时可以将磨料加入到磨料缸中，在设定完加工参数后，开启按钮，即可自动完成滑片的抛光，待抛光完成后，打开门，取出滑片即可。

Claims (7)

1.一种压缩机滑片R面回转抛光方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1 判断滑片R面的材料及原始粗糙度，若滑片R面的原始粗糙度为12~16μm，则在装夹完成后先执行S2后执行S3，若滑片R面的原始粗糙度为2~4μm，则跨过S2直接执行S3；

S2 选择磨料A，设置工艺参数，进行研磨处理，所述磨料A包括：A磨粒、水、研磨液，所述A磨粒与水的体积比为（6~8）：1，所述研磨液与水的添加比例为（2~10）:100，所述A磨粒为绿碳化硅：棕刚玉：树脂结合剂按质量比为（80~90）：（1~3）：（6~18）配比而成，所述研磨液为甘油：硝酸钠：脂肪酸按体积比为（45~75）：(20~35)：(15~25）配比而成；

S3 选择磨料B，设置工艺参数，进行精抛处理，获得抛光后的滑片，所述磨料B为玉米芯：氧化铬：金刚砂按质量比为（90~100）：(2~5)：(30~40）配比而成。

2.根据权利要求1所述的一种压缩机滑片R面回转抛光方法，其特征在于，所述滑片采用工装夹具完成装夹，该工装夹具包括：与抛光设备相连接的连接端（1）、用于安装滑片的至少两个紧固板（2）、设于连接端（1）与紧固板（2）之间的固定盘（3）；

所述两个紧固板（2）平行设于固定盘（3）上方，所述两个紧固板（2）背对背的一侧分别开设有至少两个第一螺纹孔（4），且该紧固板（2）远离固定盘（3）的一侧向下开设有一安装槽（5），该安装槽（5）一端部由上至下开设有两个第二螺纹孔（6），所述第一螺纹孔（4）、第二螺纹孔（6）分别与安装槽（5）相通。

3.根据权利要求2所述的一种压缩机滑片R面回转抛光方法，其特征在于，所述安装槽（5）内壁均设有防护层，该防护层采用聚氨酯制作而成的。

4.根据权利要求2所述的一种压缩机滑片R面回转抛光方法，其特征在于，所述紧固板（2）两端向上延伸出一凸台（7），该凸台（7）位于安装槽（5）两端部上方。

5.根据权利要求1所述的一种压缩机滑片R面回转抛光方法，其特征在于，所述A磨粒的硬度大于2000HV，形状结构为圆锥体；所述A磨粒与水的体积比为（6~8）:1。

6.根据权利要求1所述的一种压缩机滑片R面回转抛光方法，其特征在于，所述磨料B的D50为100微米，结构为拓扑多面体，拓扑多面体的每个角度范围为15~160°。

7.根据权利要求1所述的一种压缩机滑片R面回转抛光方法，其特征在于，所述S2或S3中，滑片R面在进行抛光时，在磨料A或磨料B中，做公转加自转同时正转运动、做公转加自转同时反转运动，所述工艺参数包括：研磨时间30min、精抛时间30min、公转转速5~80r/min、自转转速5~80r/min。

Images