焦安源 李宗澤 全洪軍 陳 燕

(①遼寧科技大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院，遼寧 鞍山 114051;②遼寧科技大學(xué)機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院，遼寧 鞍山 114051;)

內(nèi)環(huán)槽作為密封件中一種常見(jiàn)密封結(jié)構(gòu)，在液壓系統(tǒng)中對(duì)液壓油、氣起到很好的防漏作用，對(duì)于液壓系統(tǒng)的密封性能至關(guān)重要。但是由于這些工件內(nèi)表面的環(huán)漕經(jīng)車(chē)削加工完成后，環(huán)槽表面常常會(huì)殘留一些微裂紋、毛刺、斑點(diǎn)以及車(chē)削溝痕等，這些加工缺陷在使用過(guò)程中有的會(huì)慢慢擴(kuò)大，有的則會(huì)脫落或嵌入橡膠密封環(huán)以至于嚴(yán)重影響工件的使用性能和壽命。然而，由于環(huán)槽分布于工件的內(nèi)表面，加工空間有限而且尺寸較小，采用傳統(tǒng)研磨拋光工藝光整內(nèi)環(huán)槽表面，加工難度較大，因此研究去除環(huán)槽表面的加工缺陷的工藝方法具有一定實(shí)際意義。目前廣泛采用的光整方法有:手工拋光、砂紙和砂輪打磨等，這些方法雖然也能去除環(huán)槽表面的加工缺陷，但是采用這些方法難以保證拋光處理后的表面質(zhì)量，去除效率較低，穩(wěn)定性差。

為了解決內(nèi)環(huán)槽表面難以拋光處理的問(wèn)題，本文結(jié)合磁力研磨工藝特點(diǎn)和原理提出對(duì)環(huán)槽的底面和側(cè)面進(jìn)行同步光整加工的方案，以便均勻高效地提高環(huán)槽的表面質(zhì)量。本文基于C6128 普通車(chē)床，在其刀架處夾持光整內(nèi)環(huán)槽的實(shí)驗(yàn)裝置，采用端部開(kāi)槽的仿形磁極，從而對(duì)某企業(yè)所提供的工件內(nèi)表面的環(huán)槽結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)加工，利用線切割將其剖開(kāi)，對(duì)內(nèi)環(huán)槽表面的表面粗糙度、微觀表面形貌以及材料去除量等進(jìn)行檢裹并壓附在工件表面，其裝置結(jié)構(gòu)如圖4 所示。

表1 實(shí)驗(yàn)條件

(2)調(diào)整車(chē)床主軸轉(zhuǎn)速為1080 r/min，啟動(dòng)機(jī)床，工件旋轉(zhuǎn)。研磨時(shí)間為60 min，每隔10 min 將工件取下用超聲波清洗機(jī)清洗5 min 后，吹干;用電子天平稱(chēng)重(記錄每次工件的質(zhì)量變化);用3D 超景深顯微鏡觀察研磨后工件的表面形貌，用JB -8E 觸針式表面粗糙度儀檢測(cè)研磨后環(huán)槽底面、側(cè)面的表面粗糙度值。

(3)加工過(guò)程中根據(jù)磨料狀態(tài)的實(shí)際情況，酌情添加研磨液和磁性磨料，以便保證磁性磨粒具有良好的流動(dòng)性以及磨削效果。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

利用線切割將環(huán)槽工件剖開(kāi)放入超聲波清洗機(jī)清洗干凈;經(jīng)吹風(fēng)機(jī)吹干。分別采用電子分析天平、JB-8E 觸針式表面粗超度儀以及3D 超景深顯微鏡檢測(cè)工件的質(zhì)量變化、槽底面和側(cè)面的表面粗糙度以及表面微觀形貌，其檢測(cè)結(jié)果如圖5 所示。

由圖5 底面、側(cè)面表面粗糙度曲線可知，研磨剛開(kāi)始的一段時(shí)間，底面、側(cè)面的表面粗糙度均變化較快，3個(gè)表面的平均表面粗糙度可由初始值Ra3.40 μm 降至Ra1.67 μm。隨后3 個(gè)表面的表面粗糙度變化速率均趨于緩慢，最終兩側(cè)面平均表面粗糙度可由Ra3.47 μm 降低至Ra0.63 μm，底面的粗糙度也可由Ra3.25 μm 降低至Ra0.70 μm。由表面粗糙度曲線還可看出環(huán)槽的兩個(gè)側(cè)面的表面粗糙度變化規(guī)律基本一致，由此說(shuō)明在研磨過(guò)程中環(huán)槽的兩側(cè)面質(zhì)量變化是同步的。除此之外，由材料去除量變化曲線可看出，在研磨過(guò)程開(kāi)始的一段時(shí)間，材料去除量的速率和總量均較大，隨著研磨時(shí)間的延長(zhǎng)，材料去除量也逐漸趨緩，總體變化趨勢(shì)與3 個(gè)面的表面粗糙度一致。

由圖6a、6b 和圖7a、7b 可知，采用磁力研磨法對(duì)工件內(nèi)表面的環(huán)槽進(jìn)行研磨拋光后，槽底面、側(cè)面在相同時(shí)間內(nèi)，各個(gè)表面原來(lái)的毛刺、凹坑以及刀痕都得到有效的去除、弱化，并且底面初始高度差由56.5 μm在研磨后降至為22.6 μm，降幅可達(dá)60%;側(cè)面初始高度差為46.9 μm，研磨后其值為15 μm，降幅可達(dá)68%。結(jié)合表面粗糙度值變化曲線，最終檢測(cè)值也顯示底面、側(cè)面的表面粗糙度值差異也很小。但是，對(duì)比觀察槽底面、側(cè)面的微觀形貌可看出，研磨完成后，槽底面的加工紋理較槽側(cè)面稍微清晰，然而側(cè)面則相對(duì)比較平整、紋理不明顯，可見(jiàn)，在進(jìn)行研磨拋光環(huán)槽的過(guò)程中，由于工件轉(zhuǎn)速較高，致使大量磨粒在磁極處堆積進(jìn)入底面時(shí)，對(duì)底面會(huì)產(chǎn)生少量劃痕，導(dǎo)致最終研磨結(jié)果所得底面紋理較側(cè)面稍微清晰。

4 結(jié)語(yǔ)

基于磁力研磨法光整加工工件的內(nèi)環(huán)槽表面，并對(duì)其底面和側(cè)面的研磨結(jié)果進(jìn)行了分析，可得以下結(jié)論:

(1)通過(guò)實(shí)驗(yàn)可知，利用磁力研磨法光整加工環(huán)槽不僅可實(shí)現(xiàn)同步光整環(huán)槽底面、側(cè)面，而且還可利用多個(gè)磁極同時(shí)對(duì)多個(gè)環(huán)槽進(jìn)行加工，可大幅度提高加工效率，所得表面質(zhì)量均勻、平整。

(2)由環(huán)槽側(cè)面與底面表面粗糙度變化曲線可知，在整個(gè)研磨加工環(huán)槽表面的過(guò)程中，槽的側(cè)面、底面的表面粗糙度變化趨勢(shì)基本一致，并且研磨后環(huán)槽底面、側(cè)面所得表面粗糙度穩(wěn)定值相差也不大，即一致性比較好。由此表明，采用該方法可以同步完成環(huán)槽底面和側(cè)面的光整。

(3)分析對(duì)比研磨前后環(huán)槽的表面微觀形貌，底面和側(cè)面因車(chē)削加工而引起的較明顯的原始溝痕以及溝痕兩側(cè)的凹坑、凸起等，通過(guò)磁力研磨拋光處理后，均可有效地被去除、弱化，環(huán)槽表面質(zhì)量得到改善。

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