CN115922453A - 一种钨钢喷嘴的加工抛光方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种钨钢喷嘴的加工抛光方法，属于喷嘴加工领域。与现有技术相比，本发明提供一种钨钢喷嘴的加工抛光方法，在CNC上直接有钻头直接加工钨钢胚料形成V槽，再在V槽内涂抹气固液三相混合抛光液，利用磨头和超声波发生器对V槽进行研磨及抛光得到钨钢喷嘴成品，工序简单，抛光精度高，效率高，降低成本。
Description
技术领域
本发明涉及机加工领域，特别是一种钨钢喷嘴的加工抛光方法。
背景技术
超精密压电阀所使用的钨钢喷嘴等零件，其与撞针的配合面通常是V形或半球形（下文简称为：V槽），由于撞针用的是外圆，比较容易加工成标准的半球，其轮廓的位置度可以经济性成做到2um以内，而喷嘴类零件的凹槽是内凹面，加上材料为钨钢，硬度可以达到89~95HRA，加工非常难。两者的表面粗糙度更要达到Ra0.1um. 所以，要经济性达到上述精度和表面粗糙度，是非常困难的。
硬质合金（俗称：钨钢）的V槽加工是个难点，因为硬质合金本身就是制做金属切削刀具的，一般需要采用磨床加工，然而，对于这种锥孔，磨床也无法完成。在当前的行业中，通常会采用电解磨床或者电火花加工。电解磨床由于磨头的尖部非常尖，磨头的磨损非常快，因此，加工此V槽的成本非常高昂。而电火花加工，则需要首先使用CNC制做电极，然后再使用精密电火花机床放电加工，工序烦琐，效率极低，成本也高。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种钨钢喷嘴的加工抛光方法，工序简单，抛光精度高，效率高，降低成本。
本发明采用的技术方案为：
一种钨钢喷嘴的加工抛光方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）在CNC上采用带有PCD涂层的钨钢钻头对钨钢胚料加工形成具有V槽的钨钢喷嘴半成品；
2）在步骤1）中钨钢喷嘴半成品的V槽内涂上气固液三相混合抛光液；
3）将磨头电机与零件电机分别安装在工作台上，超声波发生器与磨头电机连接；
4）将步骤2）内涂有抛光液的钨钢喷嘴半成品装夹在零件电机上，磨头电机上磨头与喷嘴的一根水平方向转向轮廓线轻微接触，磨头与喷嘴V槽的侧壁间隙为0~0.05mm之间；
5）开启磨头电机、零件电机及超声波发生器，对钨钢喷嘴半成品的V槽进行研磨及抛光；
6）关闭磨头电机、零件电机及超声波发生器得到钨钢喷嘴成品。
优选地，步骤1）中钨钢钻头顶部有具有倾斜角的短横刃，倾斜角的角度范围是6°~10°。
更优选地，所述短横刃刃长为0.2mm，刀刃从外围到中心呈三阶从大到小的圆弧。
优选地，步骤2）中的气固液三相混合抛光液的制备步骤包括：2.1）冷却油与单晶金刚石微粉相混合，体积比为5：1~6：1；单晶金刚石微粉粒径在600-800nm；2.2）在冷却油与单晶金刚石微粉按上述比例调配搅拌均匀后，放入纳米级气泡发生器中，使固液混合液中充分产生纳料级的气泡。
优选地，步骤3）中磨头电机、零件电机和超声波发生器都安装在大理石工作台上。
优选地，步骤3）中磨头电机的轴线与零件电机的轴线夹角为165°。
优选地，步骤5）中超声波频率控制在40000~160000Hz之间，磨头的振幅在0.005~0.01mm之间。
优选地，步骤6）中钨钢喷嘴成品V槽表面粗糙度在Ra0.1um以内，轮廓度公差在1um~1.5um。
优选地，步骤（6）中抛光完成后，先关超声波发生器，再停止磨头电机，然后再停止零件电机；将磨头电机或零件电机退回到工件安装位置，工件循环结束。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明提供一种钨钢喷嘴的加工抛光方法，在CNC上直接有钻头直接加工钨钢胚料形成V槽，再在V槽内涂抹气固液三相混合抛光液，利用磨头和超声波发生器对V槽进行研磨及抛光得到钨钢喷嘴成品，工序简单，抛光精度高，效率高，降低成本。
附图说明
图1，为本发明提供的一种钨钢喷嘴的加工抛光方法中CNC内钨钢钻头加工钨钢胚料的示意图；
图2，为本发明提供的一种钨钢喷嘴的加工抛光方法中CNC使用的钨钢钻头的示意图；
图3，为本发明提供的一种钨钢喷嘴的加工抛光方法中抛光液的成分示意图；
图4，为本发明提供的一种钨钢喷嘴的加工抛光方法中磨头电机对零件电机上钨钢喷嘴半成品研磨抛光示意图。
具体实施方式
根据附图对本发明提供的优选实施方式做具体说明。
本发明提供一种钨钢喷嘴的加工抛光方法，具体包括以下步骤：
1）在CNC上采用带有PCD涂层的钨钢钻头1对钨钢胚料加工形成具有V槽的钨钢喷嘴半成品100，如图1所示；
2）在步骤1）中钨钢喷嘴半成品的V槽内涂上气固液三相混合抛光液；
3）将磨头电机2与零件电机3分别安装在工作台4上，超声波发生器5与磨头电机2连接，如图4；
4）将步骤2）内涂有抛光液的钨钢喷嘴半成品装夹在零件电机3上，磨头电机2上磨头21与喷嘴的一根水平方向转向轮廓线轻微接触，磨头21与喷嘴V槽的侧壁间隙为0~0.05mm之间；
5）开启磨头电机2、零件电机3及超声波发生器4，对钨钢喷嘴半成品的V槽进行研磨及抛光；
6）关闭磨头电机、零件电机及超声波发生器得到钨钢喷嘴成品。
如图2所示，步骤1）中钨钢钻头1顶部有具有倾斜角的短横刃11，倾斜角的角度范围是6°~10°；短横刃的刃长为0.2mm，刀刃从外围到中心呈三阶从大到小的圆弧12，以提高切削的连续性并使排屑的顺畅。PCD涂层即聚晶金刚石涂层，V槽的角度通常都是90度。
步骤2）中的气固液三相混合抛光液是由三个固、液、气三个相态的物质组成，液体部分采用一种高纯充的机床主轴冷却油，这油不仅可以充当抛光液的基体，且在抛光中可以将抛光所产生的热量快速地传导出去，使得研磨头与喷嘴之前的抛光液处于稳定的液态，而不是处于快速蒸发或沸腾状态。固体部分采用粒径在600-800nm(纳米）之间的单晶金刚石微粉，在研磨的过程中充当磨料。
气固液三相混合抛光液制备步骤具体为：2.1）冷却油与单晶金刚石微粉相混合，体积比为5：1~6：1， 固体部分太小，会影响研磨及抛光的效率，太多，会使最终的抛光液过于粘稠，影响抛光液的流动性，从而影响抛光的效果；单晶金刚石微粉粒径在600-800nm；2.2）在冷却油与单晶金刚石微粉按上述比例调配搅拌均匀后，放入纳米级气泡发生器中，使固液混合液中充分产生纳料级的气泡；从外观上可以看到液本的颜色明显由米黄色变为淡黄色，即颜色中呈现了白色的成份，表明已经有充分的气泡生成，如图3所示。
步骤3）中磨头电机2、零件电机3和超声波发生器5都安装在大理石工作台4上，主要作用是提供稳定以撑，隔断来自周围环境的振动，并吸收来自电机的振动。步骤3）中磨头电机2的轴线与零件电机3的轴线夹角为165°，以确保磨头21的水平方向转向轮廓线与V槽的水平方向转向轮廓线平行，然后使零件电机3或磨头电机2之中的任何一台，沿其回转中心线可以前后可调，调到磨头与喷嘴的一根水平方向转向轮廓线轻微接触，此时，两个零件的间隙为0~0.05mm之间。在V槽为90°，磨头锥角为60°时，磨头电机2的轴线与零件电机3的轴线夹角需为165°，使得磨头的锥面靠近V槽的倾斜面。
步骤5）中超声波发生器的超声波频率控制在40000－160000Hz之间，这样可以使研磨头的振幅在0.005~0.01mm之间。
步骤6）中钨钢喷嘴成品V槽表面粗糙度在Ra0.1um以内，轮廓度公差在1um~1.5um。步骤6）中抛光完成后，先关超声波发生器，再停止磨头电机，然后再停止零件电机；将磨头电机或零件电机退回到工件安装位置，工件循环结束。
步骤5）的加工和抛光有以下几个作用机理：a）是利用工具端面作超声频振动，使得研磨液中的气泡瞬间破裂，在极小的空间产生巨大的冲击力，冲击液体中的固体磨料，撞击被抛光工件的表面，在磨头与喷嘴未接触的情况下，对喷嘴进行有效的抛光；由于磨头与工件没有直接接触，所以磨头与工件的旋转运运的振动，不会传递到工件的表面，从而避免产生振动纹；b）磨头与工件都在进行回转运动，因此，磨头的轮廓度误差，不会反映到工件上，而工件的轮廓度误差会随差研磨及抛光过程，逐渐得到修正，从而得到表面粗糙度在Ra0.1um以内，轮廓度公差在1um~1.5um的V槽表面。
综上所述，本发明的技术方案可以充分有效的实现上述发明目的，且本发明的结构及功能原理都已经在实施例中得到充分的验证，能达到预期的功效及目的，在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对发明的实施例做出多种变更或修改。因此，本发明包括一切在专利申请范围中所提到范围内的所有替换内容，任何在本发明申请专利范围内所作的等效变化，皆属本案申请的专利范围之内。
Claims (9)
1.一种钨钢喷嘴的加工抛光方法，其特征在于，包括以下步骤：
1） 在CNC上采用带有PCD涂层的钨钢钻头对钨钢胚料加工形成具有V槽的钨钢喷嘴半成品；
2）在步骤1）中钨钢喷嘴半成品的V槽内涂上气固液三相混合抛光液；
3）将磨头电机与零件电机分别安装在基板上，超声波发生器与磨头电机连接；
4）将步骤2）内涂有抛光液的钨钢喷嘴半成品装夹在零件电机上，磨头电机上磨头与喷嘴的一根水平方向转向轮廓线轻微接触，磨头与喷嘴V槽的侧壁间隙为0~0.05mm之间；
5）开启磨头电机、零件电机及超声波发生器，对钨钢喷嘴半成品的V槽进行研磨及抛光；
6）关闭磨头电机、零件电机及超声波发生器得到钨钢喷嘴成品。
2.根据权利要求1所述的钨钢喷嘴的加工抛光方法，其特征在于：步骤1）中钨钢钻头顶部有具有倾斜角的短横刃，倾斜角的角度范围是6°~10°。
3.根据权利要求3所述的钨钢喷嘴的加工抛光方法，其特征在于：所述短横刃的刃长为0.2mm，刀刃从外围到中心呈三阶从大到小的圆弧。
4.根据权利要求1所述的钨钢喷嘴的加工抛光方法，其特征在于：步骤2）中的气固液三相混合抛光液的制备步骤包括：2.1）冷却油与单晶金刚石微粉相混合，体积比为5：1~6：1；单晶金刚石微粉粒径在600-800nm；2.2）在冷却油与单晶金刚石微粉按上述比例调配搅拌均匀后，放入纳米级气泡发生器中，使固液混合液中充分产生纳料级的气泡。
5.根据权利要求1所述的钨钢喷嘴的加工抛光方法，其特征在于：步骤3）中磨头电机、零件电机和超声波发生器都安装在大理石工作台上。
6.根据权利要求1所述的钨钢喷嘴的加工抛光方法，其特征在于：步骤3）中磨头电机的轴线与零件电机的轴线夹角为165°。
7.根据权利要求1所述的钨钢喷嘴的加工抛光方法，其特征在于：步骤5）中超声波频率控制在40000~160000Hz之间，磨头的振幅在0.005~0.01mm之间。
8.根据权利要求1所述的钨钢喷嘴的加工抛光方法，其特征在于：步骤6）中钨钢喷嘴成品V槽表面粗糙度在Ra0.1um以内，轮廓度公差在1um~1.5um。
9.根据权利要求1所述的钨钢喷嘴的加工抛光方法，其特征在于：步骤（6）中抛光完成后，先关超声波发生器，再停止磨头电机，然后再停止零件电机；将磨头电机或零件电机退回到工件安装位置，工件循环结束。
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| CN117415682A (zh) * | 2023-11-29 | 2024-01-19 | 深圳市摆渡微电子有限公司 | 钨钢喷嘴的加工抛光方法及装置 |
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