一種不銹鋼材料精密結(jié)構(gòu)件電解質(zhì)-等離子拋光工藝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于精密加工技術(shù)領(lǐng)域，可實(shí)現(xiàn)不銹鋼精密結(jié)構(gòu)件在精密加工后的微小毛刺去除、倒鈍零件表面銳邊、提高零件表面質(zhì)量。
【背景技術(shù)】
[0002]在精密與超精密加工技術(shù)領(lǐng)域，零件加工后如何有效徹底的去除加工中產(chǎn)生的微小毛刺一直是該領(lǐng)域的技術(shù)難點(diǎn)之一。目前應(yīng)用比較廣泛有高壓水射流去毛刺、熱能去毛刺、磨料流去毛刺、射流研磨去毛刺、旋轉(zhuǎn)磨料去毛刺等，應(yīng)用以上方法對(duì)于去除零件表面的微小毛刺及棱邊倒鈍效果較好，但是對(duì)于具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的精密型腔類零件，其內(nèi)部深長(zhǎng)孔及交叉孔部位毛刺效果一般，不能有效的將微小毛刺徹底去除干凈。
[0003]航天伺服機(jī)構(gòu)核心元件伺服閥的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)，產(chǎn)品具有尺寸精度高(微米級(jí))、內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特點(diǎn)，零件內(nèi)部深長(zhǎng)孔及交叉孔、盲孔較多，運(yùn)用以上方法難以徹底的去除零件加工后產(chǎn)生的微小毛刺。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的技術(shù)解決問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種不銹鋼材料精密結(jié)構(gòu)件電解質(zhì)-等離子拋光工藝方法。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:一種不銹鋼材料精密結(jié)構(gòu)件電解質(zhì)-等離子拋光工藝方法，步驟如下:
[0006](I)將不銹鋼材料精密結(jié)構(gòu)件拋光前設(shè)置0.01?0.03mm的工藝余量；
[0007](2)將不銹鋼材料精密結(jié)構(gòu)件安裝在拋光專用工裝上，所述的工裝包括插板、鋼片；插板上設(shè)置多個(gè)滑行槽，每個(gè)滑行槽上安裝一塊鋼片，鋼片可以沿滑行槽水平滑動(dòng)，待拋光結(jié)構(gòu)件固裝在鋼片下端，工裝裝夾表面與結(jié)構(gòu)件表面緊密接觸，防止非正常放電造成零件表面燒蝕；
[0008](3)向電解槽中添加濃度為2?4%的硫酸銨拋光液，拋光液溫度控制在80?95 0C ；
[0009](4)將步驟(2)中通過工裝裝夾后的結(jié)構(gòu)件放置在步驟(3)所述的拋光液中，通直流電進(jìn)行拋光，時(shí)間持續(xù)2-10min。
[0010]當(dāng)精密結(jié)構(gòu)件為腔類零件時(shí)，電解質(zhì)-等離子拋光的最優(yōu)工藝參數(shù)為:拋光液濃度2% ;拋光溫度90?95°C ;拋光時(shí)間4?8min。
[0011]當(dāng)精密結(jié)構(gòu)件為回轉(zhuǎn)軸套類零件時(shí)，電解質(zhì)-等離子拋光的最優(yōu)工藝參數(shù)為:拋光液濃度2?3% ;拋光溫度80?90°C ;拋光時(shí)間3?5min。
[0012]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有益效果為:
[0013]電解質(zhì)-等離子拋光的工藝方法在民用領(lǐng)域主要用于提高對(duì)尺寸精度要求不高的工藝件外輪廓的光潔度。本發(fā)明在精密加工領(lǐng)域首次將電解質(zhì)-等離子拋光的工藝方法應(yīng)用于對(duì)不銹鋼結(jié)構(gòu)件精密加工后的微小毛刺去除以及表面棱邊倒鈍和零件的清理清洗工作，摸索出一套適用于精密結(jié)構(gòu)件微小毛刺去除及表面拋光的加工工藝參數(shù)以及工藝流程。本發(fā)明應(yīng)用該工藝參數(shù)及工藝流程，不但可以解決上述零件加工后存在微小毛刺及表面密封部位質(zhì)量差、清理清洗困難等問題，還能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)零件尺寸的精準(zhǔn)控制，精度可達(dá)到微米級(jí)。
【附圖說明】
[0014]圖1為電解質(zhì)-等離子拋光原理示意圖；
[0015]圖2為本發(fā)明殼體拋光專用工裝示意圖；
[0016]圖3為本發(fā)明閥套拋光專用工裝示意圖；
[0017]圖4為本發(fā)明閥芯拋光專用工裝示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]電解質(zhì)等離子拋光的原理是將被拋光的金屬工件作為陽極沉入低濃度的中性鹽配制的拋光液中，拋光液陰極相連。在工作過程中，拋光液電解產(chǎn)生的氣體和工件與拋光液接觸位置的瞬時(shí)短路所蒸發(fā)的水蒸汽會(huì)形成一個(gè)包圍工件的等離子體氣層，汽液界面存在的拋光液電解產(chǎn)生的電子在電場(chǎng)的作用下經(jīng)過氣層高速?zèng)_向工件表面，使工件表面獲得大量的能量而熔化，從而實(shí)現(xiàn)微觀凸起位置的材料優(yōu)先去除，達(dá)到拋光的效果，其過程如附圖1所示。
[0019]本發(fā)明在精密加工領(lǐng)域，首次將電解質(zhì)-等離子拋光的工藝方法應(yīng)用于對(duì)不銹鋼結(jié)構(gòu)件精密加工后的微小毛刺去除以及表面棱邊倒鈍和零件的清理清洗工作，利用本發(fā)明方法加工后在去除零件特定部位微小毛刺同時(shí)可以保證零件無精度損失。影響電解質(zhì)-等離子拋光加工效果的參數(shù)主要有拋光液配方、拋光液溫度、拋光液濃度和拋光時(shí)間。本發(fā)明通過大量的理論分析結(jié)合無數(shù)次實(shí)驗(yàn)，給出對(duì)不銹鋼精密結(jié)構(gòu)件進(jìn)行拋光去毛刺及表面清理清洗的最優(yōu)工藝參數(shù)為:
[0020]拋光液配方:硫酸銨[0021 ] 拋光液溫度:80?95°C
[0022]拋光液濃度:2?4%
[0023]拋光時(shí)間:2?1min。
[0024]在加工不銹鋼材料的結(jié)構(gòu)件時(shí)，在原工藝流程中加入電解拋光工序，同時(shí)對(duì)零件加工余量進(jìn)行調(diào)整，預(yù)留出電解拋光加工工藝余量(利用上述工藝參數(shù)對(duì)不銹鋼材料的去除速度約為0.002mm/min,因此在電解拋光加工前設(shè)置0.01?0.03mm的工藝余量)，形成一套適應(yīng)電解質(zhì)-等離子拋光的工藝流程，這樣可有效去除零件在機(jī)械加工中產(chǎn)生的微小毛刺的同時(shí)保證零件加工精度。
[0025]具體涉及拋光部分的步驟如下:
[0026](I)將不銹鋼材料精密結(jié)構(gòu)件拋光前設(shè)置0.01?0.03mm的工藝余量；
[0027](2)將不銹鋼材料精密結(jié)構(gòu)件安裝在拋光專用工裝上，所述的工裝包括插板1、鋼片2 ;插板I上設(shè)置多個(gè)滑行槽，每個(gè)滑行槽上安裝一塊鋼片2，鋼片可以沿滑行槽水平滑動(dòng)，待拋光結(jié)構(gòu)件固裝在鋼片下端，工裝裝夾表面與結(jié)構(gòu)件表面緊密接觸，防止非正常放電造成零件表面燒蝕；
[0028](3)向電解槽中添加濃度為2?4%的硫酸銨拋光液，拋光液溫度控制在80?
950C ；
[0029](4)將步驟(2)中通過工裝裝夾后的結(jié)構(gòu)件放置在步驟(3)所述的拋光液中，通直流電進(jìn)行拋光，時(shí)間持續(xù)2-10min。
[0030]對(duì)于精密型腔類零件，電解質(zhì)-等離子拋光的最優(yōu)工藝參數(shù)為:拋光液濃度2% ;拋光溫度90?95°C ;拋光時(shí)間4?8min。
[0031]對(duì)于回轉(zhuǎn)軸套類零件(閥芯、閥套)，電解質(zhì)-等離子拋光的最優(yōu)工藝參數(shù)為:拋光液濃度2?3% ;拋光溫度80?90°C ;拋光時(shí)間3?5min。
[0032]實(shí)施例1
[0033]以航天伺服機(jī)構(gòu)核心元件伺服閥的殼體為例，現(xiàn)有加工一般工藝流程為:熱處理(調(diào)質(zhì))一銑(形狀加工)一熱處理(淬火)一珩(半精加工孔)一平磨(精加工零件外形)一精研(精加工孔)一清洗(去除污物)一總檢。
[0034]加入本發(fā)明拋光工藝后的整體加工流程為:熱處理(調(diào)質(zhì))一銑(形狀加工)一熱處理(淬火)一珩(半精加工孔，為電解質(zhì)-等離子拋光預(yù)留工藝余量0.01?0.03mm)—平磨(精加工零件外形，為電解質(zhì)-等離子拋光預(yù)留工藝余量0.01?0.03mm)—電解質(zhì)-等離子拋光(應(yīng)用專用拋光工藝參數(shù)，配合零件專用吊裝夾具，去除零件相貫部位微小毛刺，提高零件表面密封部位質(zhì)量、倒鈍零件銳邊)一精研(精加工孔)一清洗(去除污物)一總檢。
[0035]如圖2所示，待拋光結(jié)構(gòu)體7(殼體)通過相鄰的兩塊鋼片2安裝固定，具體通過蝶形螺母5和螺栓6固定，調(diào)整好鋼片距離后，鋼片2通過螺母3螺栓4固定。
[0036]對(duì)于殼體零件，在進(jìn)行電解質(zhì)-等離子拋光加工前的技術(shù)狀態(tài)為:各表面與主孔留有0.0lmm工藝余量，主孔圓柱度< 0.005_，拋光工藝參數(shù)為:拋光液濃度2% ;拋光溫度90°C ;拋光時(shí)間6min。拋光后實(shí)測(cè):零件表面及內(nèi)孔均勻去量0.0lmm左右，內(nèi)孔圓柱度< 0.005_，表面棱邊被倒鈍R?0.1、主孔內(nèi)各交叉孔孔口處毛刺去除徹底。
[0037]實(shí)施例2
[0038]以航天伺服機(jī)構(gòu)核心元件伺服閥的閥套為例，安裝在工裝上的示意圖如圖3所示，待拋光結(jié)構(gòu)體7 (閥套)通過螺釘9安裝在回字型塊8上，以保證裝夾表面與結(jié)構(gòu)件表面緊密接觸，回字型塊8通過螺栓6安裝在鋼片2下端的安裝孔上。
[0039]對(duì)于閥套零件，在進(jìn)行電解質(zhì)-等離子拋光加工前的技術(shù)狀態(tài)為:外圓與主孔留有0.0lmm工藝余量，主孔圓柱度< 0.005mm，外圓圓柱度< 0.005mm，拋光工藝參數(shù)為:拋光液濃度2% ;拋光溫度85°C ;拋光時(shí)間4min.拋光后實(shí)測(cè):零件表面及內(nèi)孔均勻去量0.0lmm左右，內(nèi)孔圓柱度< 0.005_，外圓密封環(huán)槽槽口被均勻倒鈍0.1、主孔內(nèi)各交叉孔孔口處毛刺去除徹底。
[0040]實(shí)施例3
[0041]以航天伺服機(jī)構(gòu)核心元件伺服閥的閥芯為例，安裝在工裝上的示意圖如圖4所示，待拋光結(jié)構(gòu)體7(閥芯)放置在V型塊11的V型槽內(nèi)，外表面放置壓板10，并通過螺釘9將壓板10、V型塊11固定在鋼片2的下端。
[0042]對(duì)于閥芯零件，在進(jìn)行電解質(zhì)-等離子拋光加工前的技術(shù)狀態(tài)為:外圓留有
0.0lmm工藝余量，外圓圓柱度< 0.005mm，拋光工藝參數(shù)為:拋光液濃度2% ;拋光溫度80°C;拋光時(shí)間5min，拋光后實(shí)測(cè):零件外輪廓被均勻倒鈍R?0.1，外表面微小毛刺被徹底去除。
[0043]經(jīng)過對(duì)零件拋光前后測(cè)量后得到以下結(jié)論:電解質(zhì)-等離子拋光的材料去除速率約為0.002mm/min，拋光前后對(duì)零件形位公差(如圓度、圓柱度)無影響，對(duì)于零件外表面、內(nèi)部交叉孔系孔口處微小毛刺能夠有效去除，另外經(jīng)過拋光可將零件表面粗糙度提高一個(gè)等級(jí)。
[0044]本發(fā)明未詳細(xì)說明部分屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員公知常識(shí)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種不銹鋼材料精密結(jié)構(gòu)件電解質(zhì)-等離子拋光工藝方法，其特征在于步驟如下: (1)將不銹鋼材料精密結(jié)構(gòu)件拋光前設(shè)置0.0l?0.03mm的工藝余量； (2)將不銹鋼材料精密結(jié)構(gòu)件安裝在拋光專用工裝上，所述的工裝包括插板、鋼片；插板上設(shè)置多個(gè)滑行槽，每個(gè)滑行槽上安裝一塊鋼片，鋼片可以沿滑行槽水平滑動(dòng)，待拋光結(jié)構(gòu)件固裝在鋼片下端，工裝裝夾表面與結(jié)構(gòu)件表面緊密接觸，防止非正常放電造成零件表面燒蝕； (3)向電解槽中添加濃度為2?4%的硫酸銨拋光液，拋光液溫度控制在80?95°C； (4)將步驟(2)中通過工裝裝夾后的結(jié)構(gòu)件放置在步驟(3)所述的拋光液中，通直流電進(jìn)行拋光，時(shí)間持續(xù)2-10min。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種不銹鋼材料精密結(jié)構(gòu)件電解質(zhì)-等離子拋光工藝方法，其特征在于:當(dāng)精密結(jié)構(gòu)件為腔類零件時(shí)，電解質(zhì)-等離子拋光的最優(yōu)工藝參數(shù)為:拋光液濃度2% ;拋光溫度90?95°C ;拋光時(shí)間4?8min。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種不銹鋼材料精密結(jié)構(gòu)件電解質(zhì)-等離子拋光工藝方法，其特征在于:當(dāng)精密結(jié)構(gòu)件為回轉(zhuǎn)軸套類零件時(shí)，電解質(zhì)-等離子拋光的最優(yōu)工藝參數(shù)為:拋光液濃度2?3% ;拋光溫度80?90°C ;拋光時(shí)間3?5min。
【專利摘要】一種不銹鋼材料精密結(jié)構(gòu)件電解質(zhì)-等離子拋光工藝方法，步驟如下：(1)將不銹鋼材料精密結(jié)構(gòu)件拋光前設(shè)置0.01～0.03mm的工藝余量；(2)將不銹鋼材料精密結(jié)構(gòu)件安裝在拋光專用工裝上，所述的工裝包括插板、鋼片；插板上設(shè)置多個(gè)滑行槽，每個(gè)滑行槽上安裝一塊鋼片，鋼片可以沿滑行槽水平滑動(dòng)，待拋光結(jié)構(gòu)件固裝在鋼片下端，工裝裝夾表面與結(jié)構(gòu)件表面緊密接觸，防止非正常放電造成零件表面燒蝕；(3)向電解槽中添加濃度為2～4％的硫酸銨拋光液，拋光液溫度控制在80～95℃；(4)將步驟(2)中通過工裝裝夾后的結(jié)構(gòu)件放置在步驟(3)所述的拋光液中，通直流電進(jìn)行拋光，時(shí)間持續(xù)2-10min。
【IPC分類】C25F3/24
【公開號(hào)】CN105220218
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510595445
【發(fā)明人】丁忠軍, 丁宇亭, 楊增輝, 趙建斌
【申請(qǐng)人】北京實(shí)驗(yàn)工廠, 中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院
【公開日】2016年1月6日
【申請(qǐng)日】2015年9月17日