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                       機械零件表面的精整與光飾

   機械零件投入機械加工的每張圖紙都有去毛刺的技術(shù)要求,去毛刺工序,工藝人員往往無(wú)法編制工藝文件,通常采用銼刀、布輪、砂布、砂帶等辦法來(lái)去除毛刺。隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和生產(chǎn)的發(fā)展,人工去毛刺已不能適應現代市場(chǎng)竟爭的產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)方式的要求,光整加工技術(shù)逐步取代了傳統的去毛刺工藝,而且越來(lái)越被人們所重視,目前有些先進(jìn)企業(yè)機械零件的精整與光飾已被技術(shù)人員編入圖紙技術(shù)要求的內容,并形成了標準工序。

    自由磨具表面光整加工技術(shù)

   自由磨具表面光整加工技術(shù)包括旋流式、離心式、叉軸式、臥式四大系列,及十幾種機型及相應的磨料磨液輔料,經(jīng)數百種機械零件的精整與光飾的工藝試驗研究,取得了較好效果。取得了較好的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。

   自由磨具光整加工注意事項

   滾磨光整加工技術(shù)的實(shí)用工藝過(guò)程是:

   除油處理→光整加工及去毛刺→分選→清洗→烘干→防銹處理

◆除油處理:光整前的零件要進(jìn)行徹底除油處理,常采用超聲波清洗方法效果最佳。如果工件上油污進(jìn)入,磨塊切削力明顯減弱,磨劑作用會(huì )降低、光整效果、效率下降,光整后的零件表面不光亮。

◆光整加工:光整加工主要是根據被光整零件件的結構形狀、尺寸大小及光整要求選擇或確定設備形式、設備規格、工藝用料、工藝參數等內容。

◆光整加工后處理包括三方面:磨塊與工件的分選、磨塊與工件的清洗及工件的脫水防銹。

   磨塊與工件的分選常用方法有:手工篩選、機械篩選、振動(dòng)篩選、手工電磁分選和傳送帶式磁力分選,可根據實(shí)際情況選用。磨塊與工件的清洗采用超聲波清洗方法最佳,再用清請水沖洗干凈,要特別注意工件的脫水烘干和防銹處理。

   大量工藝試驗發(fā)現,工件經(jīng)滾磨光整加工后表面光潔錚亮,其表層的活躍金屬分子赤裸暴露在空氣中很快氧化變黑,繼而生銹,原因清洗后留在零件表面上的水膜形成了電化學(xué)腐蝕所必須的一層電解質(zhì)溶液。水的電離度雖小,但仍可電離成H+和[OH]-,這種電離過(guò)程隨溫度升高而加快。同時(shí)水中還溶解有CO2、SO2等,都極易與水結合。

   H2O→H++[OH]-CO2+H2O→H2CO3→H++[HCO3]-

鐵和鐵中的雜質(zhì)浸泡在有H+、[OH]-和[HCO3]-等多種離子的溶液中一樣,形成了腐蝕電池,鐵是陽(yáng)極、雜質(zhì)是陰極。一般情況下,水膜里含有氧氣,陽(yáng)極上的鐵被氧化成Fe2+離子,在陽(yáng)極上獲得電子的是氧,然后與水結合成[OH]-離子。腐蝕反應為:

2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2

由此看來(lái),光整前除油處理和光整后的脫水烘干、防銹處理是非常必要的,二者缺一不可,其方法也很多。脫水烘干通常采用工業(yè)型甩干機,防銹油用主要成份是羊毛脂,石油磺酸鋇,石油磺酸鈉及助劑。機床、磨料和夾具是磨粒流加工的三個(gè)要素:

◆擠壓研磨機床:其作用是固定工件和夾具,控制擠出壓力。在一定的壓力作用下,使磨料研磨被加工表面,得到去毛刺、倒角的效果。機床壓力范圍從7~224kg/cm2;

◆磨料:是由一種具有粘彈性、柔軟性和切割性的半固態(tài)載體和一定量磨砂拌和而成。不同載體的粘度、磨砂種類(lèi)、磨粒大小,可以產(chǎn)生不同的效果。常用磨料類(lèi)型有:碳化硅、立方氮化硼、氧化鋁和金鋼砂。砂粒尺寸在0.005~1.5mm。高粘度磨料可用于對零件的壁面和大通道進(jìn)行均勻研磨;低粘度磨料用于對零部件邊角倒圓和小通道進(jìn)行研磨;

◆夾具:使零件定位,并引導磨料到達被加工部位,堵住不需要加工的部位。

要順利完成零件的磨粒流加工,得到最佳加工效果,影響因素很多,除設備以外,還包括磨料的選擇、擠壓力的大小、循環(huán)次數、夾具的合理設計等。

優(yōu)點(diǎn):擠壓研磨是對金屬材料進(jìn)行微量去除,對零件內腔交叉部位去毛刺并倒圓,達到精細加工的目的。磨粒流加工具有精確性、穩定性和靈活性。廣泛用于汽車(chē)業(yè)和各種生產(chǎn)制造業(yè)。它最根本的優(yōu)點(diǎn)是:可以通達零件復雜而難以進(jìn)入的部位;拋光表面均勻、完整;批量零件的加工效果重復一致。這些加工特點(diǎn)使零件性能得到改善,壽命延長(cháng),同時(shí)減免繁雜的手工勞動(dòng),大大降低勞動(dòng)強度。如汽車(chē)進(jìn)氣管,手工拋光其內表面時(shí),只能先切割開(kāi),拋光后再焊接起來(lái)。而用磨粒流加工方法,不需要切割打開(kāi)就可以完成內表面拋光。除了作為一種拋光手段,磨粒流工藝還可以對一些表面形狀公差、質(zhì)量要求極其嚴格的零件進(jìn)行微量磨削加工。

應用:磨料流加工適用于加工不同的零件和尺寸。小至0.2mm的小孔或1.5mm直徑的齒輪,大至50mm直徑的花鍵通道,甚至1.2m的透平葉輪。加工大型零件的機床可以裝置回旋臂或輸送軌道。

該工藝已廣泛用于汽車(chē)零部件的精加工:進(jìn)排氣管、進(jìn)氣門(mén)、增壓腔、噴油器、噴油嘴、氣缸頭、渦輪殼體和葉片、花鍵、齒輪、制動(dòng)器等。如:粗糙的氣缸頭鑄造件在專(zhuān)門(mén)的二工位磨粒流生產(chǎn)線(xiàn)上,每小時(shí)生產(chǎn)量可達到30件,粗糙度從Ra4μm或Ra5μm達到Ra0.4μm,可使廢氣排放量減少7%,發(fā)動(dòng)機功率增加6%,行駛里程數增加5%。

近年來(lái)研制開(kāi)發(fā)出的微孔磨粒流機床,在加工噴油嘴方面獨樹(shù)一幟。它根據擠出壓力、磨料溫度和粘度之間的關(guān)系,進(jìn)行復雜的程序運算。加工過(guò)程中,當噴油嘴的設定流量到達時(shí),加工即自動(dòng)停止。加工時(shí)間在10秒左右,流量散差可控制在±1%。與此加工設備配套的還有流量測試儀以及高壓清洗設備。這些設備可根據用戶(hù)需要,提供單工位或多工位的。也可以是帶機械手連接,包括加工、測量、清洗的全套系統。

電化學(xué)去毛刺

零件內通道相交處粗糙并帶有毛刺一直是令人頭痛的問(wèn)題。電化學(xué)去毛刺是解決這些問(wèn)題的好方法。這一技術(shù)是用成形工裝,對工件的選定部位進(jìn)行加工,接通電流的電解液在工件和工裝之間通過(guò),瞬間溶解毛刺,去毛刺的同時(shí),在內通道相交處產(chǎn)生均勻、精確的倒圓邊角。加工時(shí)間一般在10秒到30秒之間。大多數工件采用多個(gè)電極頭工裝,可以達到更高的工作效率。去除量取決于工件(正極)和工裝(負極)之間電流量的大小。電極頭通常設計成與工件表面相對稱(chēng)的形狀。對金屬材料制成的零件自動(dòng)地、有選擇地完成去毛刺作業(yè)。它可廣泛用于氣動(dòng)、液壓、工程機械、油嘴油泵、汽車(chē)、發(fā)動(dòng)機等行業(yè)不同金屬材質(zhì)的泵體、閥體、連桿、柱塞針閥偶件等零件的去毛刺加工。

電化學(xué)去毛刺是一種有特色,效率高的生產(chǎn)技術(shù),適宜加工各種金屬零件,用以去毛刺,成形機加工,邊角倒圓、精整。鑄造的、鍛造的、機加工,或電火花加工的零件都可以用電化學(xué)的方法拋光。去除量在0.01mm到0.5mm之間。一般情況,光潔度可改善5到10個(gè)數量級。拋光后的產(chǎn)品表面均勻光滑,而且鏡樣閃亮。

電化學(xué)拋光的典型應用包括:有高純凈度要求的零件;人體手術(shù)植入件;瓶模;以及各種各樣的不銹鋼零件。如:電解加工柴油機噴油嘴零件時(shí),在中孔處加工出一個(gè)壁面光滑的定量空腔,同時(shí)對交叉孔道、邊角倒圓。

美國的電解自動(dòng)去毛刺設備,具有一小時(shí)能加工成百件產(chǎn)品的能力。在電化學(xué)去毛刺的自動(dòng)系統上加工汽車(chē)用安全氣囊裝置上的殼體,每個(gè)殼體上共有48個(gè)小孔,8個(gè)殼體同時(shí)加工,10秒鐘以?xún)韧瓿伤锌椎娜ッ碳庸ぁ?/p>

拋光是制造型腔模具的一道重要工序。它的成本占模具成本的5%~30%,急需使用的模具往往在拋光時(shí)間跟不上要求。電化學(xué)機械拋光,同時(shí)結合SD1型獨有的液體拋光技術(shù),應用于各種復雜形狀的金屬模具的零件,收到了極佳效果。

電化學(xué)去毛刺的原理

化學(xué)拋光是利用金屬電化學(xué)陽(yáng)極溶解原理進(jìn)行修磨拋光。將電化學(xué)預拋光和機械精拋光有機的結合在一起,發(fā)揮了電化學(xué)和機構兩類(lèi)拋光特長(cháng)。它不受材料硬度和韌性的限制,可拋光各種復雜形狀的工件。其方法與電解磨削類(lèi)似。導電拋光工具使用金鋼石導電銼或石墨油石,接到電源的陰極,被拋光的工件(如模具)接到電源的陽(yáng)極。

電修磨拋光機可用來(lái)修磨拋光各種復雜開(kāi)頭的零件和模具,不受材料的硬度所限制。

◆經(jīng)電火花加工后的型腔模具,基表層產(chǎn)生由溶化層和熱影響層組成的硬化層硬度高達60~70HRC。鉗工手工打磨非常困難。電修磨拋光能有效地去除這層“硬化層”,并將原表現為Ra4~7um的粗糙度改善為Ra0.35~0.6um,生產(chǎn)率為每平方厘米3分鐘左右。

◆用它來(lái)修磨拋光復雜形狀,特別是模具的窄縫、溝糟、角部、根部以及內孔等能明顯地提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。

◆電修磨也可用來(lái)去除不銹鋼和耐熱合金復雜形狀或薄壁零件機械加工后殘剩的毛刺,并將其銳邊倒平,提高表面光潔度。

◆電解拋光在其表面產(chǎn)生一種極薄的一小層黑膜,再用8000~2000轉、min的多功能軟軸機械拋光器夾上適當的氈輪,略涂一點(diǎn)綠油膏進(jìn)行表面拋光,即可產(chǎn)生光亮的表面。其光潔度還可提高二級以上。另外這種機械軟軸手柄可夾上相應的工具進(jìn)行鉆、銑、磨、雕、切、拋光等作業(yè),使用十分靈活方便。

含磨料研磨刷內孔光整加工技術(shù)

機械零件進(jìn)行內孔去刺光整加工,是現代產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中不可缺少的先進(jìn)工藝,在不改變零件原有尺寸精度的前提下研磨刷去毛刺拋光加工。去毛刺拋光研磨刷可去除機械零件深孔、交叉相關(guān)孔、同心大小孔相連處在加工過(guò)程中產(chǎn)生的毛刺,提高零件品質(zhì),是機械加工工藝必要,經(jīng)濟,高效率的方法。

含磨料尼龍絲是新型拋光研磨刷材料,尼龍絲中均勻摻入氧化鋁或碳化硅等磨料。根據加工要求。含磨料尼龍絲具有優(yōu)良的記憶特性和彎曲恢復能力;遇水、油其性能幾乎不受影響,并對大多數化學(xué)品抗腐蝕。

含磨料尼龍絲相當于同等數量的柔性銼刀,在加工零件時(shí),可任意彎曲,自然貼合到工件內孔輪廓上,進(jìn)入溝槽、裂縫等一般工具難以進(jìn)入的地方,將毛刺去掉,銳邊倒鈍為光滑均勻的圓弧,達到去毛刺、刃口鈍化和表面精整加工的理想效果。

含磨料拋光研磨刷可用于液壓件的轉向泵和液壓閥內孔(包括轉子、定子、配油盤(pán)、閥孔、泵體內腔孔及連接平面),例如對發(fā)動(dòng)機的磨擦副零件(包括曲軸內孔、凸輪軸內孔、活塞內孔、各種齒輪、軸瓦等)進(jìn)行光整加工后,即可獲得明顯效果。

含磨料研磨刷還可用于電鍍,涂層加工前,金屬表面的精整加工,鋁型材表面,切斷面的精整加工,牛仔布打磨,磨毛機使用。

含磨料研磨刷去毛刺拋光加工特點(diǎn):有效去除零件表面加工后的毛刺、飛邊,進(jìn)行棱邊倒圓、除銹、去氧化皮等;在原有基礎上能提高零件表面粗糙度等級1-2級;使零件表面的物理機械性能得到明顯改善和提高,如消除表面應力集中及微觀(guān)裂紋、提高表面硬度、增加耐磨層厚度、改善零件使用性能、延長(cháng)疲勞壽命。

改善零件的外觀(guān)質(zhì)量及裝配性能,提高整機質(zhì)量和清潔度指標,完成傳動(dòng)件的初期磨損,縮短整機的出廠(chǎng)磨合時(shí)間。熱能去毛刺機

熱能去毛刺機是以燃氣(H2或CH4)和氧氣為主要介質(zhì),通過(guò)兩者的熱化學(xué)作用產(chǎn)生瞬時(shí)高溫,工件在差動(dòng)加熱規律的作用下,毛刺及金屬屑立即熔化,富氧使其繼續氧化變?yōu)檠趸,沉積于工作表面,從而取得滿(mǎn)意的去毛刺效果。

熱能去毛刺原理

熱能去毛刺方法,是利用高溫清除零件的毛刺和飛邊。被加工零件置于密封燃燒腔內,將可燃氣體(天然氣/甲烷/氫氣)和氧氣按一定比例、一定壓力充入腔內,可燃氣體包裹零件的里外以及毛刺、飛邊,密密充斥零件內、外部、孔內,甚至盲孔里面。由火花塞點(diǎn)燃氣體,瞬間產(chǎn)生燃點(diǎn)以上的高溫。由于毛刺、飛邊高于零部件表面,當溫度急劇上升到毛刺、飛邊自燃點(diǎn)以上時(shí),小體積的毛刺、飛邊燃燒。毛刺燃燒至工件主體,溫度迅速降到自燃點(diǎn)以下時(shí),腔里多余的氧氣和毛刺混合化為氧化粉塵。這一過(guò)程很短,僅足以將毛刺、飛邊燒掉,而不至于影響到工件本身。燃燒后,落在工件的所有表面上的毛刺和飛邊的氧化殘留物可以用溶劑清洗掉。

優(yōu)點(diǎn):熱能去毛刺具有去除毛刺、飛邊而又不影響和損傷工件的尺寸或金相結構的特點(diǎn)。熱能方法可以去除零件任意部位的毛刺,包括手工無(wú)法到達的部位、零件內孔交接處,甚至盲孔里的毛刺。它優(yōu)于手工去毛刺的是:

◆加工后不需要檢驗是否有未去除和未除凈的毛刺,效果可靠且效率高;

◆可以處理多種材料:鋅、鋁、銅、鋼、不銹鋼、鑄鐵,以及熱熔塑料等零件;

◆相類(lèi)似的零件,即使尺寸略有不同,也可以放在一起處理;對于尺寸不同的零件,只需稍微調整某些加工參數,甚至不用改變時(shí)間就能進(jìn)行處理。

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