小面积环形薄片的精密研磨抛光

摘要：分析了小面积环形薄片的结构特点，根据表面粗糙度和加工粉度的要求，确定了采用精密研磨抛光的加工方法，设计了工件夹具和加工工具，确定了加工工艺参数。工件精密加工后，经过检浏、装配和测试．完全达到了设计要求。
关健词：环形薄片研磨工件夹具

环形薄片是直滚道灵敏轴承的关键零件。灵敏轴承在航海、航空、航天等军工国防领域有着广泛的应用。灵敏轴承的关键技术指标是启动摩擦力矩，决定启动摩擦力矩大小的关键因素就是工件的表面粗糙度和几何精度。环形薄片作为形成灵敏轴承沟道的关键零件，其表面质量和加工精度决定了轴承研制能否成功。精密研磨抛光是小面积高精度薄片达到极低表面粗糙度值和高几何精度的十分有效的精整加工方法。下面详细论述小面积高精度环形薄片的精密研磨抛光这一关键技术。

1 工件结构分析

    工件如图1所示。该工件具有以下特点：
    ①工件薄，外形尺寸小，形状简单。高度仅有0.26mm,外径3.7mm，内径1.4 mm；形状异常简单，是环形薄片；
    ②表面粗糙度值极低，几何精度高。两平面的粗糙度值为Ra0.025μm；两平面的平行度0.001mm，平面度0.00lmm，高度尺寸公差0.01mm。
    对于这种又薄又小的环形工件，要求具有极高的平面度、平行度和极低表面粗糙度值，同时要求表面无划伤、变质层小。

2 工件的精密研磨

(1) 研磨工具
①工件夹具工件的准确、快速、可靠定位装夹是精密研磨有效进行的关键。根据工件尺寸，设计夹具如图2所示。夹具盘外径80mm，高度20mm，端面粗糙度值Ra0.4μm，一端面在以φ76mm为直径的圆周上均匀分布16个φ1.4mm的小孔，孔深1.7mm。将16个圆柱销（φl.4mm × 2mm）以0.0lmm的过盈量镶嵌在夹具盘的小孔中，然后圆柱销端面一致修磨至距离夹具盘端面0.2mm。工作时，将其清洗干净，在嵌有圆柱销的端面上涂少许透平油，然后将工件以圆柱销定位，粘在夹具盘上。待研磨后，用镊子小心将工件取下，清洗工件和夹具盘，将工件翻面，研磨另外一面。

②研磨平板研磨使平板的平面几何形状精度复映到工件上。研磨小面积高精度平面工件时使用研具的技术条件为研具弹性变形小，刚性好，以保证研磨时的正确形状；材质紧密，硬度均匀，具有良好的耐磨性能和几何精度保持性；材料硬度比较低，具有保持磨粒的能力。根据技术条件，选用低合金高磷铸铁研磨平板，具有良好的精度保持性、耐磨性、嵌砂性和较高的研磨效率。研磨平板如图3所示。方形精密研磨平板尺寸为300 mm×300mm，不开沟槽，粗糙度值为Ra0.1μm,平面度0.003mm。

    (2)研磨工艺
    ①研磨剂采用金刚石研磨膏，粒度W3.5。
    ②研磨运动轨迹正弦曲线式研磨运动轨迹，运动比较平稳，轨迹不易重复，条纹排列规则，网纹的稠密度随时间的增加变密，有利于降低表面粗糙度值。
    ③研磨工艺参数研磨工艺参数包括研磨速度、研磨压力和研磨时间。试验结果如附表：

    ④研磨工作环境室温设定温度20±1℃；利用洁净室和超净工作台。
    (3)研磨加工质量
    精密研磨加工后，经检测工件达到的技术指标：平行度0.0008mm，平面度0.0005mm,尺寸一致性0.003mm；与标准样块比较，粗糙度值Ra0.032mm，在40倍显微镜下逆光看，网纹致密，但是极个别工件有划伤。

3 工件的精密抛光

在精密研磨后，为了去除磨纹、划伤、麻点、毛刺等加工痕迹，提高表面加工质量，获得更低的表面粗糙度值，需要对工件进行精密抛光。
(1)工件夹具为了不碰伤或划伤工件．保持好已抛光面，设计了工件夹具和拆卸工具，如图4所示。

将待抛光工件放置于夹具体的台阶孔φ3.7mm中，用抛光轮将其抛光，然后用拆卸杆从夹具体φ2.4mm的孔后面将工件顶出，清洗工件和夹具，再用同样的方法抛光工件的另一个面达到工艺要求。
(2)精密抛光工艺抛光方式：半固结磨粒抛光如图5所示。粒度为W0.5的金刚石研磨膏涂敷在抛光轮上，抛光轮由医用高洁度脱脂棉卷成旋涡状绕在心轴上形成，心轴由手枪钻主轴驱动。这种抛光轮柔性好，对抛光剂具有良好的含浸性。抛光剂：粒度为W0.5的金刚石研磨膏。抛光运动：抛光轮作高速旋转，并以较小的压力压向工件表面，同时工件作进给运动。抛光时间：5~20s/次。抛光工作环境：室温设定20±1℃；利用洁净室和超净工作台，防止加工环境中的尘埃、异物混入，对抛光表面产生机械作用，造成抛光缺陷。

(3)精密抛光质量经检测表面粗糙度值Ra0.012μm，在40倍显微镜下观察，无划伤、磨纹、麻点、毛刺等缺陷；加工变质层极小；几何精度与抛光前比较没有降低，达到工艺要求。

4 结论

经过试验研究和加工验证，根据上述精密研磨和精密抛光工艺规律，加工小面积高精度环形薄片，加工的表面质量和加工精度都达到设计要求。经检测：薄片表面粗糙度值为Ra0.012μm，无划伤、磨纹、麻点、毛刺等研磨抛光缺陷；平行度0.0008mm，平面度0.0005mm,尺寸一致性0.003mm。用精加工好的这种环形薄片零件装配成灵敏轴承后，经测试，启动摩擦力矩达到设计要求。小面积高精度环形薄片的精密研抛成功，为灵敏轴承的研制奠定了坚实的基础。同时，也为其它环形薄片零件的精密加工提供了参考。

作者：西部车床，如若转载，请注明出处：https://www.lathe.cc/2023/09/5091.html

小面积环形薄片的精密研磨抛光

相关推荐