精密石墨零件的研磨

我單位生產(chǎn)的幾種航空輸油泵中都有以石墨M106H為材料的密封環(huán)類零件，其典型零件如圖1所示。此零件為端面密封工作方式，B面為密封面，此面精度要求很高。加工B面時(shí)，精密車削達(dá)不到要求，而此石墨為脆性材料，還含有環(huán)氧樹(shù)脂，又不能磨削，經(jīng)分析決定采用研磨加工。在無(wú)資料借鑒的情況下，我們對(duì)此類石墨零件的研磨進(jìn)行了工藝試驗(yàn)，最后得出了較理想的工藝方法，達(dá)到了零件的要求。

圖1 密封環(huán)示意圖

2 工藝分析

零件的工藝路線：粗車→銑兩槽→精車→研磨B面。

從上面的工藝路線可知：研磨B面要保證表面粗糙度Ra0.1μm、平行度0.01mm、平面度0.0006mm。先采用常規(guī)干研磨加工，表面粗糙度和平面度這兩要素全不合格，平面度的實(shí)測(cè)值競(jìng)高達(dá)要求值的4～7倍，即0.0024～0.0042mm。
接下來(lái)就從材料特性著手分析，M106H為浸漬石墨類，肖氏硬度60，抗壓強(qiáng)度117.6MPa，抗彎強(qiáng)度49MPa。經(jīng)過(guò)工藝試驗(yàn)，采用了微層擠壓原理。具體方法是：將經(jīng)過(guò)濾的微粉和煤油嵌入研磨平板后，再用拋光膏將平板表面的微粉粗粒拋掉，使突出平板表面的微粉顆粒拋平、高度一致。然后，將零件直接放在這樣的平板上研磨，這樣，平板就能對(duì)B面進(jìn)行均勻一致地微層擠壓式切削。

3 加工步驟

零件到位為精車加工，尖邊有局部塌邊，研磨工藝步驟如下：

整理加工場(chǎng)地，使環(huán)境潔凈。將研磨平板、零件徹底清洗干凈，這一步對(duì)保證加工成功非常重要。

粗研平板。選3塊300mm×300mm不開(kāi)槽的鑄鐵平板，最好選用低合金高磷鑄鐵平板。因?yàn)榇似桨宓慕鹣嘟M織為片狀石墨和細(xì)片狀珠光體，更容易使被研件獲得較高的形位精度和表面粗糙度。用W20微粉加煤油對(duì)研平板。為便于敘述，3塊平板編號(hào)為1、2、3，用分?jǐn)?shù)表示對(duì)研方法，分子表示上平板，分母表示下平板，按以下順序?qū)ρ校?/2→1/3→2/3→2/1→3/1→3/2，按此順序循環(huán)：

精研平板。用W7微粉仍按上述順序?qū)ρ小Ｑ型旰螅?00mm一級(jí)刀口平尺檢查，應(yīng)不透光或壓痕均勻；也可用f80mm光學(xué)平晶檢查，應(yīng)不多于一條光波干涉帶，并呈勻微凸。應(yīng)注意：經(jīng)粗、精對(duì)研后，已有大量微粉嵌入平板氣孔中，這些微粉對(duì)切削石墨已足夠，不再進(jìn)行壓砂工序。

拋光平板。將4層綢布鋪在一塊已研好的平板上，用煤油將綢布澆透，再用W7氧化鉻拋光膏將另2塊研好的平板分別在綢布上拋光。拋光的作用是拋掉平板上的微粉粗粒，并使嵌入平板的微粉分布高度一致。同時(shí)，提高平板的表面粗糙度，使其小于Ra0.1μm。此工序是本工藝方法的關(guān)鍵。

在經(jīng)拋光的2塊平板上滴1～3滴煤油和儀表油，用棉花將油在平板上涂抹均勻，過(guò)3min后，將平板表面的油層擦凈。這樣，滲入平板氣孔中的煤油和微粉就均勻的混合，形成了加工石墨的微層切削液。

將零件放在平板上進(jìn)行循環(huán)的螺旋狀運(yùn)動(dòng)，兩手用力平穩(wěn)一致，通過(guò)微層擠壓式切削，完成平面B的研磨。注意勤擦平板，及時(shí)除去研屑和污物。

零件研完后，用干凈綢布或脫脂棉輕輕擦去研磨殘屑。注意不能用油液清洗，經(jīng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，油液浸入后，零件的表面粗糙度變差。

4 技術(shù)效果

采用上述工藝加工后，經(jīng)檢測(cè)q保證了零件的平面度0.0006mm、Ra0.1μm及其它要求。到現(xiàn)在為止，這幾種輸油泵的石墨密封環(huán)共進(jìn)行了20多批次加工，完全滿足了圖紙要求，工藝效果穩(wěn)定。