安裝節(jié)球座研磨工藝及工裝設計

2015-02-19 02:06:02中航工業(yè)沈陽發(fā)動機設計研究所遼寧110015史獻營

金屬加工(冷加工) 2015年8期

■中航工業(yè)沈陽發(fā)動機設計研究所（遼寧 110015）史獻營

安裝節(jié)球座研磨工藝及工裝設計

■中航工業(yè)沈陽發(fā)動機設計研究所（遼寧 110015）史獻營

摘要：研磨是傳統(tǒng)的精密加工方法，在精密加工中占有重要的地位。本文通過安裝節(jié)球座研磨介紹了內球孔面的研磨方法、工藝參數的選擇、研具及研磨工裝設計等內容,提供了提高研磨效率的方法。

1. 技術說明及工序

安裝節(jié)球座是某設備中的重要件，起著連接與支撐作用。安裝節(jié)球座承受巨大的載荷，選擇40CrNiMoA鋼，內球孔面滲氮，滲氮硬度≥88HRC，使安裝節(jié)球座既有較高強度，又有高的硬度。為了減小振動內球孔面尺寸精度要求高，內球面粗糙度值為Ra=0.4μm，安裝節(jié)球座尺寸如圖1所示。其技術要求為：球面SφB滲氮，滲氮厚度h=0.15～0.45mm，硬度＞88HR15N，周圍允許有滲氮層，SφB球面孔與相配零件研磨，著色檢查，密接度≥85%且沿圓周不間斷。

安裝節(jié)球座內球孔研磨前的主要加工工序及研磨工序如下：①數控車加工球孔Sφ（55±0.01）mm，表面粗糙度值為Ra=0.8μm。②電加工加工槽（28+0.10）m m ×φ55+0.2+0mm。③非滲氮表面鍍錫，滲氮表面磷化處理。④內球面滲氮處理，厚度0 . 3 0～0.45mm，表面硬度＞88HR15N。⑤研磨內球孔達到圖樣要求。

2. 安裝節(jié)球座研磨分析

滲氮是把氮原子滲入零件表面，以獲得高氮表層的化學處理工藝。滲氮零件表面形成一層致密的化學穩(wěn)定性極高的氮化層，滲氮零件表面有更高的硬度，硬度最高可以達到65～72HRC，使零件具有更好的耐磨性，更好的抗疲勞強度和很好的耐腐蝕性；滲氮溫度低，只有480～580℃，所以滲氮零件變形小，其變形量完全可以通過研磨消除。研磨零件表面具有良好的耐磨性、抗腐蝕能力，可延長零件的使用壽命；此件滲氮后硬度為＞88HR15N，適合研磨加工。

圖1　安裝節(jié)球座圖

3. 安裝節(jié)球座研磨工藝

（1）研磨量的確定。安裝節(jié)球座是小批量生產，滲氮前球面孔由數控車加工，考慮滲氮后零件變形及滲氮層厚度3%～5%膨脹量，數控車加工安裝節(jié)球座球孔尺寸為Sφ（55±0.01）mm，表面粗糙度值Ra=0.8μm。滲氮層厚度0.3～0.45mm，預留研磨量在0.02～0.04mm。由于此件的研磨量較大，分3次研磨。

（2）研磨球的材料選擇。研具是研磨劑的載體，用以涂敷和鑲嵌磨料，使游離磨粒嵌入研具表面發(fā)揮切削作用；同時又是研磨形成的工具。研磨球材料選擇優(yōu)質灰鑄鐵HT200，此材料為珠光體組織含有片狀石墨，有很好的耐磨性和潤滑性，硬度在120～220HBW。

（3）研磨球設計。根據零件形狀和尺寸設計研磨球如圖2所示。第一次研磨為粗研，研磨球尺寸Sφ55-0.03-0.04mm。如圖2b所示在

研磨球表面加工螺旋槽，開槽的作用可以增大研磨劑填入量，使研磨效率提高。由于零件要裝夾在臥式車床上研磨，所以開螺旋槽角度與研磨球軸向夾角不能太大，設計為18°。18°的開槽角在研磨球擺動時槽的方向與車床主軸夾角控制在34°以內，既能提高研磨效率，又能保證研磨面的質量。第二次研磨，為提高研磨精度，研磨球不開槽，研磨球尺寸為Sφ55-0.015-0.02mm。

（4）磨料選擇白剛玉磨料。安裝節(jié)球座材料是中碳合金鋼40CrNiMoA，經過滲氮處理，零件研磨余量比較大且硬度高，所以選擇白剛玉磨料，它非常適合淬火鋼的研磨。

（5）研磨粒度選擇。由于磨量在0.02～0.04mm，余量較大，因此分為粗研和精研。第一次粗研選擇W28號的白剛玉微粉，精研選擇W14的微粉，用零件配研選擇W5的微粉。

圖2　研磨球

（6）研磨液選擇航空煤油、L-AN10全損耗系統(tǒng)用油。粗研時要求盡快去除較大的余量，用航空煤油加L-AN10全損耗系統(tǒng)用油（3份航空煤油與1份L-AN10全損耗系統(tǒng)用油混合）做研磨液，它流動性和冷卻性好，無腐蝕性，能有效地均勻帶入磨料。精研時，要盡量使磨料吸附到研磨球表面，研磨劑要有一定的粘度，所以精研時用L-AN10全損耗系統(tǒng)用油，使游離磨粒嵌入研磨球，有利于提高安裝節(jié)球座內球面表面粗糙度質量及精度。

（7）研磨速度的選擇。一般來講研磨速度不易太高，速度太高造成研磨劑飛濺流失，同時降

低運動平穩(wěn)性，使研磨球急劇磨損，同時會使被研磨零件表面發(fā)熱，嚴重時會造成零件表面燒傷，影響被研磨零件表面質量，所以研磨速度一般在10～100m/min，研磨球尺寸及研磨工藝參數選擇如附表所示。

4. 研磨方式選擇

安裝節(jié)球座是球面孔研磨，研磨球或安裝節(jié)球座必須有一個是旋轉的，而且研磨球或安裝節(jié)球座還要有一個繞球心擺動，這種擺動的角度要適度，只有這樣才能產生全方位全部球面的研磨，使得安裝節(jié)球座內球面研磨的質量得到保證。為了提高研磨效率，選擇在車床上研磨。圖3是研磨球和心軸的組合圖，圖4是設計的車床用研磨工裝。使用方法是，研磨球放入零件安裝節(jié)球座中，裝上心軸，把安裝節(jié)球座夾在車床卡盤上；把研磨支架裝在車床刀架上，使機床中心與研磨架中心重合，調整刀架把研磨球心軸放入研磨架滑動槽中。研磨中可根據研磨情況，適時的搖動研磨架的手柄，使研磨球處于-16°～16°不同的位置擺動，也可以用手使研磨心軸放到滑動槽中的某一位置研磨。