1 引言

　　液壓伺服機(jī)構(gòu)具有體積小、可靠性高、輸出功率大、迅速性好、剛度大(即輸出位移受外負(fù)載影響小)、定點(diǎn)準(zhǔn)確等好的點(diǎn)。為滿足使用要求，關(guān)鍵工件的尺寸精度高，尤其是形位公差中的平面度、粗糙度達(dá)到了微米級(jí)，甚至更高，鑒于其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在加工方法上提出了更高的要求，采用手工研磨技術(shù)是保證其加工精度的主要方法之一。

　　2 殼體工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

在高精度的平面類工件中，以配套的氣動(dòng)機(jī)中動(dòng)環(huán)為表示。氣動(dòng)機(jī)的動(dòng)環(huán)，如圖 1、圖 2 所示，工件厚度為 5 0 -0.048 mm，外圓為 Φ27.3 0.13 0 + mm，中間是 Φ12.2mm 的孔，屬于小型薄板類工件;動(dòng)環(huán)基體的材料為 2Cr13，密封用的端面噴涂等離子金屬陶瓷氧化鉻，非金屬層厚度為 0.2～0.25mm;該表面要求的密封性能很嚴(yán)，工件的形位公差設(shè)計(jì)指標(biāo)為平面度 0.0006mm ，粗糙度 R a 0.05μm ，與內(nèi)孔的垂直度 0.003mm。該工件的外形尺寸小、厚度薄，平面度和粗糙度要求高，研磨加工時(shí)受力的均勻性、余量留取、研磨劑選擇等因素都會(huì)導(dǎo)致工件加工易變形，形位公差保證難度大。

　　圖 1 動(dòng)環(huán)簡(jiǎn)圖

　　2 動(dòng)環(huán)示意圖

　　3 加工難點(diǎn)及分析

　　動(dòng)環(huán)密封面由兩種材料組成，厚度較薄、形位公差要求高，實(shí)際加工過程中主要有以下幾方面的加工難點(diǎn)：

　　a. 加工面積小，研磨過程中因受力不均勻、操作方法(手法)不合理，容易出現(xiàn)局部塌邊現(xiàn)象;

　　b. 非金屬表面為陶瓷氧化鉻，加工面的平面度達(dá) 0.0006mm、粗糙度達(dá) R a 0.05μm，在精研過程中往往由于粗、精研的加工余量、磨料選擇配置不合理導(dǎo)致加工表面有劃痕;

　　c. 研磨過程中由于摩擦生熱，持續(xù)的加工容易使工件的表面出現(xiàn)微小變形，影響加工質(zhì)量;

　　d. 工件的平面度和粗糙度要求高，研磨后只能采用平晶進(jìn)行檢測(cè)，通過平晶反射的完整光環(huán)來確定其粗糙度是否合格，而且完整光環(huán)的數(shù)量不少于 1 條，經(jīng)常出現(xiàn)光環(huán)有非常小的殘缺，需要返工;因平面度的要求高，完整光環(huán)的數(shù)量如果多于2 條則是平面度不合格。對(duì)檢測(cè)和一次交檢合格率的要求非常嚴(yán)格，經(jīng)常出現(xiàn)光環(huán)不明顯，需要再返工。方法改進(jìn)前，一次交檢合格通常在 50%左右，終合格率一直在 70% 左右;　4 需要解決的問題

　　4.1 研磨余量的選擇

　　4.1.1 研磨余量選擇的分析

　　在目前的情況下，研磨工序均采用游離磨料的加工方法，磨粒起到切削作用，本身也受到摩擦，使其尺寸變小，形狀也隨之改變。如果研磨余量設(shè)計(jì)得過大，在研磨過程中必須不斷充入新磨料，來增加切削作用，因此工件在磨削過程中，實(shí)際上是新、舊切削刃同時(shí)參與切削。好像快刀、鈍刀同時(shí)砍柴，導(dǎo)致工件表面坑坑洼洼，平面度和粗糙度顯然不符合設(shè)計(jì)要求。在研磨過程中，由于受到磨削熱的影響，發(fā)現(xiàn)余量設(shè)計(jì)得過大的工件，“塌邊”現(xiàn)象較多并且平面度超差現(xiàn)象也較多。顯然，研磨余量的增大，其結(jié)果只能增加廢品率。從工件的質(zhì)量方面考慮，選擇適當(dāng)?shù)难心ビ嗔渴鞘种匾?。同時(shí)，按照研磨加工運(yùn)動(dòng)學(xué)的觀點(diǎn)，要求被研磨的工件與磨盤作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，研磨粗加工模型如圖 3 所示，精加工模型如圖4 所示。這就是說，磨粒的運(yùn)動(dòng)軌跡應(yīng)該不斷地有規(guī)則地改變方向，避免過早出現(xiàn)重復(fù)。這樣可以使工件表面上無數(shù)切削痕能有規(guī)律地相互抵消。因此，為了保證上述的運(yùn)動(dòng)軌跡，要求操作者經(jīng)常修整研磨盤，保證研磨盤的平面度、平行度達(dá)到微米級(jí)精度。如果工件的研磨余量設(shè)計(jì)得過大，在研磨過程中，往往出現(xiàn)重復(fù)的運(yùn)動(dòng)軌跡。研磨余量增加，磨盤平面的平面度隨之下降，影響工件加工質(zhì)量。

　　圖 3 研磨粗加工的模型圖 4 研磨精加工的模型

　　4.1.2 研磨余量確定

　　在研磨過程中，工件和參與研磨部分的磨料相互摩擦，二者都使對(duì)方逐漸損失體積，而造成形狀尺寸的改變，根據(jù)研磨原理、磨粒的直徑等并查閱相關(guān)的手冊(cè)，初步分別留取 0.020mm、0.030mm、0.040mm、 0.055mm 的研磨余量，操作者針對(duì)動(dòng)環(huán)，對(duì)不同研磨余量進(jìn)行加工(分粗精研)。表1 是加工動(dòng)環(huán)時(shí)不同研磨余量對(duì)動(dòng)環(huán)平面度、粗糙度的影響，采用平晶檢測(cè)。制造技術(shù)研究 27 表 1 不同研磨余量對(duì)動(dòng)環(huán)平面度、粗糙度的影響研磨余量/mm 0.020 0.030 0.040 0.055 研磨時(shí)間/min 8～15 10～18 20～25 30min 左右平面度 1 道光圈 2 道光圈(其中一道不太完整) 3 道光環(huán) 3 道光環(huán)粗糙度 1 道光圈 2 道光圈(其中一道不太完整) 3 道光環(huán) 3 道光環(huán)結(jié)果 合格 合格 不合格 不合格通過表 1 分析得出，選取研磨余量在 0.02～ 0.03mm 之間較為合理。

　　4.2 磨料的選擇表2 磨粒種類及用途分類 磨料 被研材料黑碳化硅(C) 鑄鐵、黃銅、銅、鋁、耐火材料等綠碳化硅(GC) 硬質(zhì)合金、寶石、玉石、陶瓷和玻璃碳化硼硬質(zhì)合金刀片、拉絲模、寶石及玉石碳化物磨料立方碳化硅(SC) 不銹鋼、軸承鋼等硬而黏的材料人造金剛石(D)各種高硬脆材料，如硬質(zhì)合金、光學(xué)玻璃、寶石、石材、陶瓷、半導(dǎo)體材料等高硬度磨料立方氮化硼(CBN、M-CBN)硬而韌的淬火鋼和高鉬、高釩、高鈷的高速鋼、耐熱合金棕剛玉(A) 碳鋼、合金鋼、可鍛鑄鐵白剛玉(WA) 淬火鋼、高速鋼、薄壁工件鉻剛玉(PA) 淬火鋼、高速鋼、軸承鋼氧化物磨料鋯剛玉(ZA)耐熱合金、耐熱鋼、鈦合金、奧氏體不銹鋼表 3 磨粒粒度分類及用途磨粒號(hào)數(shù) 粒度尺寸/mm 用途可達(dá)到的表面粗糙度/μm W40 W28 W20 0.040～0.028 0.028～0.020 0.020～0.014 用于粗研的研磨膏 0.20～0.08 W14 W10 0.014～0.010 0.010～0.007 用于半精研的研磨膏 0.08～0.04 W7 W5 W3.5 0.007～0.005 0.005～0.0035 0.0035～0.0025 用于精研的研磨膏 0.04～0.02 W2.5 W1.5 W1 W0.5 0.0025～0.0015 0.0015～0.001 0.001～0.0005 0.0005～更細(xì)用于光研的研磨膏 0.02～0.006 研磨磨粒分為氧化物磨料、碳化物磨料和高硬度磨料。選用何種質(zhì)地的磨料和磨料粒度主要取決于被研磨工件的材料，根據(jù)多年的加工經(jīng)驗(yàn)和實(shí)踐積累總結(jié)，統(tǒng)計(jì)如表 2、表 3 所示。

　　在初加工動(dòng)環(huán)的時(shí)候，粗研選擇 W14 的碳化硅磨料調(diào)配研磨液進(jìn)行加工，研磨后發(fā)現(xiàn) 2Cr13 的動(dòng)環(huán)基體和陶瓷氧化鉻表面出現(xiàn)明顯的劃痕，平面度和粗糙度沒有達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，主要是粗糙度值偏大，根據(jù)計(jì)算出的研磨余量與磨料粒度的關(guān)系，選取磨粒號(hào)數(shù) W7 的鉻剛玉調(diào)配研磨液進(jìn)行研磨，研磨完之后發(fā)現(xiàn)粗糙度和平面度效果有明顯改進(jìn)，但是與設(shè)計(jì)指標(biāo)要求還有一點(diǎn)差距。經(jīng)過進(jìn)一步試驗(yàn)摸索，采用晶粒度更小的 W3.5 進(jìn)行精研，加工后效果又有改進(jìn)，能夠滿足設(shè)計(jì)要求，但是隨晶粒度的變小，加工去量就減少，研磨時(shí)間長(zhǎng)。對(duì)多年的工作方法不斷的總結(jié)提煉，按照研磨余量 0.02～0.03mm，細(xì)化了研磨過程：粗研、半精研、精研，選擇磨料的磨粒度分別為 W14、 W7、W3.5，既解決加工難點(diǎn)又提高了加工效率。

　　5 效果分析

　　經(jīng)過多年的操作，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了加工難點(diǎn)及方法措施，目前工件的一次加工合格率在 85%以上，終的合格率在 95%以上，而且工件加工質(zhì)量的穩(wěn)定性，也經(jīng)過了飛行試驗(yàn)驗(yàn)證。

　　6 結(jié)束語(yǔ)

　　手工研磨是一項(xiàng)精密的加工技術(shù)，工作過程中即需要理論支持也要不斷地試驗(yàn)摸索和總結(jié)，尤其是高精度工件的加工還要有耐心，過程中要細(xì)心和精心。這樣高精度的工件加工使我們對(duì)研磨技術(shù)有了更深的認(rèn)識(shí)和體會(huì)，為今后的工作提供了有力的支持，奠定了良好的基礎(chǔ)。