精密石墨零件的研磨

http://www.iianews.com 石墨零件研磨 2007年02月27日

图1 密封环示意图

1 概述

我单位生产的几种航空输油泵中都有以石墨M106H为材料的密封环类零件，其典型零件如图1所示。此零件为端面密封工作方式，B面为密封面，此面精度要求很高。加工B面时，精密车削达不到要求，而此石墨为脆性材料，还含有环氧树脂，又不能磨削，经分析决定采用研磨加工。在无资料借鉴的情况下，我们对此类石墨零件的研磨进行了工艺试验，最后得出了较理想的工艺方法，达到了零件的要求。

2 工艺分析

零件的工艺路线：粗车→铣两槽→精车→研磨B面。

从上面的工艺路线可知：研磨B面要保证表面粗糙度Ra0.1µm、平行度0.01mm、平面度0.0006mm。先采用常规干研磨加工，表面粗糙度和平面度这两要素全不合格，平面度的实测值竞高达要求值的4～7倍，即0.0024～0.0042mm。

接下来就从材料特性着手分析，M106H为浸渍石墨类，肖氏硬度60，抗压强度117.6MPa，抗弯强度49MPa。经过工艺试验，采用了微层挤压原理。具体方法是：将经过滤的微粉和煤油嵌入研磨平板后，再用抛光膏将平板表面的微粉粗粒抛掉，使突出平板表面的微粉颗粒抛平、高度一致。然后，将零件直接放在这样的平板上研磨，这样，平板就能对B面进行均匀一致地微层挤压式切削。

3 加工步骤

零件到位为精车加工，尖边有局部塌边，研磨工艺步骤如下：

整理加工场地，使环境洁净。将研磨平板、零件彻底清洗干净，这一步对保证加工成功非常重要。
粗研平板。选3块300mm×300mm不开槽的铸铁平板，最好选用低合金高磷铸铁平板。因为此平板的金相组织为片状石墨和细片状珠光体，更容易使被研件获得较高的形位精度和表面粗糙度。用W20微粉加煤油对研平板。为便于叙述，3块平板编号为1、2、3，用分数表示对研方法，分子表示上平板，分母表示下平板，按以下顺序对研：1/2→1/3→2/3→2/1→3/1→3/2，按此顺序循环：
精研平板。用W7微粉仍按上述顺序对研。研完后，用200mm一级刀口平尺检查，应不透光或压痕均匀；也可用Φ80mm光学平晶检查，应不多于一条光波干涉带，并呈匀微凸。应注意：经粗、精对研后，已有大量微粉嵌入平板气孔中，这些微粉对切削石墨已足够，不再进行压砂工序。
抛光平板。将4层绸布铺在一块已研好的平板上，用煤油将绸布浇透，再用W7氧化铬抛光膏将另2块研好的平板分别在绸布上抛光。抛光的作用是抛掉平板上的微粉粗粒，并使嵌入平板的微粉分布高度一致。同时，提高平板的表面粗糙度，使其小于Ra0.1µm。此工序是本工艺方法的关键。
在经抛光的2块平板上滴1～3滴煤油和仪表油，用棉花将油在平板上涂抹均匀，过3min后，将平板表面的油层擦净。这样，渗入平板气孔中的煤油和微粉就均匀的混合，形成了加工石墨的微层切削液。
将零件放在平板上进行循环的螺旋状运动，两手用力平稳一致，通过微层挤压式切削，完成平面B的研磨。注意勤擦平板，及时除去研屑和污物。
零件研完后，用干净绸布或脱脂棉轻轻擦去研磨残屑。注意不能用油液清洗，经试验发现，油液浸入后，零件的表面粗糙度变差。