一种高精度铍材半球通孔的研磨方法技术

本发明专利技术涉及特种材料高精度研磨技术领域，特别涉及一种铍材动压马达半球零件通孔的研磨方法。本发明专利技术提出了选择合理的磨料配方、改进研具形状、材料等切实有效的方法，满足了半球通孔圆柱度精度0.5μm以内和表面粗糙度Ra0.02μm的设计图纸要求，解决了半球孔与轴的研配关键。实践证明：此种方法满足了设计精度要求，并且效率高，操作方便，目前已广泛应用到实际工作中。

【技术实现步骤摘要】
一种高精度铍材半球通孔的研磨方法
本专利技术涉及特种材料高精度研磨
，特别涉及一种铍材动压马达半球零件通孔的研磨方法。
技术介绍
在半球型陀螺动压马达半球生产中，半球型陀螺动压马达半球孔与轴的配合间隙为1μm-2μm，误差要求十分严格。半球孔与轴间隙的稳定、可靠是保证动压马达可靠性的要素之一。间隙过大，动压马达在振动、冲击、离心、温循等试验及使用过程中，半球易发生微量位移，影响其质心稳定性，甚至造成马达不起动、卡死等问题。马达半球研修过程中极易引起孔的喇叭口、锥孔，表面粗糙度差，局部高点，掉渣等缺陷，导致零件自身形状误差大，无法实现1μm-2μm的配合精度。即使勉强装配进去，也会因间隙不均匀而影响配合性能，同时由于两个零件实际有效接触面积小，单位接触压力大，摩擦力大，多次装配后，造成配合表面间的实际间隙增大的现象。喇叭口，即孔口两端的直径尺寸大于中部尺寸2μm左右，或者是孔口端直径尺寸大形成锥度，如附图5所示。出现这种现象的原因主要有以下几个方面：1)研配时磨料在研具和内孔表面间处于浮动的运动状态，利用锋利的刃角对内孔表面进行微量研削。此时磨料极易被半球孔相对于研具的轴向往复运动所产生的磨擦力挤入孔口，在孔口部位形成堆积，则孔口部位去除量明显大于其它部位。2)在研配过程中，研具本身虽然进行不断的修整，但是由于磨损的原因，也会存在几何形状的变化，致使研具与半球内孔接触不良，研削程度不均匀。3)选择的研具与半球孔配合不紧凑，两个接触面未充分接触，间隙较大，使半球孔相对于研具存在一定的径向活动自由度。造成在研配工作时，手工很难保证半球孔截面始终垂直于研具轴线，形成倾斜，从而发生偏摆，造成孔口部位研削程度大。研配工作时，研具与半球孔间隙太小或者两者相对运动速度过快，造成研削运动不平稳，磨擦力大，产生热量多，温度急剧上升，使润滑液挥发，严重影响内孔表面粗糙度及圆度。由于研配时研磨膏不是连续供给，容易将研磨膏挤出，形成干磨擦，此时若研具自身存在毛刺，微量划伤等缺陷，或者是研具材料硬度高，远远大于半球材料，则易划伤内孔表面。同时研磨膏自身质量出现问题，即：同一规格的研磨膏中颗粒大小不一致。灰尘杂质存于研磨膏内，也是造成内孔表面划伤的重要原因。半球孔形状误差的大小是采用圆柱度进行衡量的。圆柱度能反映工件圆柱面纵横截面各种轮廓形状误差综合情况，是工件圆柱体各截面圆度、各截面直径差、直线度、表面粗糙度等误差的累加。经过摸索试验得出：当半球孔圆柱度保证在0.5μm以内，表面粗糙度达到Ra0.02μm时，轴、孔装配流畅，配合性能好，耐磨性好，无滞点。目前，孔与轴接触面的精密配合均由手工研配保证，采用以孔为基准配轴，即：基孔制原则。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服孔口两端直径尺寸大于中部尺寸的喇叭口现象，提出铍材半球通孔的研磨方法，该方法达到了铍材半球通孔的圆柱度在0.5μm以内，以及表面粗糙度达到Ra0.02μm的设计图纸要求。实践证明：此种方法满足了设计精度要求，并且效率高，操作方便，目前已广泛应用到实际生产中。本专利技术提出了选择合理的磨料配方、改进研具形状、材料等切实有效的方法，满足了半球通孔圆柱度精度0.5μm以内和表面粗糙度Ra0.02μm的设计图纸要求，解决了半球孔与轴的研配关键。实践证明：此种方法满足了设计精度要求，并且效率高，操作方便，目前已广泛应用到实际工作中。本专利技术的高精度铍材半球通孔的研磨方法，铍材半球通孔直径D为Φ2.5mm-Φ7.5mm；步骤为：(1)研磨棒设计和研修研磨棒的选材与设计。根据半球材料特性，选用表面无气孔、砂眼、杂质及硬点的珠光体高磷铸铁为研磨棒材料。研磨棒一端为光面圆柱体，便于操作者手持或装卡，研磨棒主体为带有等距螺旋储砂槽的圆柱体，圆柱体的直径尺寸与半球通孔相配合，直径尺寸为半球通孔直径D+0.005mm，研修前精车圆柱体的圆柱度小于0.001mm。研修研磨棒表面粗糙度的过程。精车完成后，需要进行严格的研修，去除螺旋储砂槽内外边缘的毛刺，尖角等缺陷，同时研修研磨棒的表面粗糙度达到Ra≤0.03μm。研修研磨棒过程中，分别采用粒度W2、W1、W0.5刚玉研料反复研修研磨棒表面，此时可选用精制航空煤油作为研磨液，与粒度W2、W1、W0.5刚玉研料混合形成研磨介质，以达到表面粗糙度Ra≤0.03μm的要求。同时，研修带有等距螺旋储砂槽的圆柱体直径尺寸至D-0.001mm，圆柱体的圆柱度小于0.001mm。研修研磨棒使其具备一定的弧度R(2.89rad≤R≤3.06rad)，即：研磨棒母线工作面为两个对称的R(2.89rad≤R≤3.06rad)的圆弧，如附图4所示。研修前，需首先准备研磨工装。研磨工装由结构件和M3螺钉组成，需将M3的螺钉旋进深7mm的M3螺纹孔中，通过旋紧程度调节研磨工装中心孔的大小。手持研磨棒，将研磨工装中心孔套入研磨棒的顶端或末端，使用W0.5的刚玉研磨介质，反复研磨研磨棒的顶端和末端，根据半球通孔的尺寸和精度控制研磨棒弧度R大小，其中2.89rad≤R≤3.06rad。所述的工装为带有中心圆孔的铸铁圆片，圆片厚度为5mm-6mm，圆片上均匀分布有四个开口槽，将圆片分为四个扇形片，其中一个开口槽与中心圆孔相通，与中心圆孔相通的开口槽一侧的扇形片带有缺口，与中心圆孔相通的开口槽两侧的扇形片上均带有M3螺纹孔，M3螺钉通过该缺口将与中心圆孔相通的开口槽两侧的扇形片进行旋紧，以调节中心圆孔的大小；(2)研料的配制根据半球零件基体铍材的性质，自研配制了专用的研磨介质。首先，自研研磨介质由不同粒度的复合研料、汽油、煤油、硬脂酸、甘油、无水碳酸钠组成。研磨介质根据工序的不同，分为研磨介质1、研磨介质2和研磨介质3。研磨介质1由粒度W1的复合研料、汽油、煤油、硬脂酸、甘油、无水碳酸钠组成。粒度W1的复合研料由粒度W1碳化硼微粉、粒度W1刚玉微粉和粒度W1的金刚石微粉组成，三者的重量百分比为70％：25％：5％。复合研料混合前，需对三种微粉必须分别进行湿选，达到磨料均匀，无杂质的目的。组成研磨介质1的复合研料、汽油、煤油、硬脂酸、甘油、无水碳酸钠的重量百分比为：30％：15％：15％：5％：10％：20％：5％。将6种组成成分充分混合均匀，待用。研磨介质2由粒度W0.5的复合研料、汽油、煤油、硬脂酸、甘油、无水碳酸钠组成。粒度W0.5复合研料由粒度W0.5碳化硼微粉、粒度W0.5刚玉微粉和粒度W0.5的金刚石微粉，三者的重量百分比为70％：25％：5％。复合研料混合前，需对三种微粉必须分别进行湿选，达到磨料均匀，无杂质的目的。组成研磨介质2的复合研料、汽油、煤油、硬脂酸、甘油、无水碳酸钠的重量百分比为：30％：15％：15％：5％：10％：20％：5％。将6种组成成分充分混合均匀，待用。研磨介质3由粒度W0.1的复合研料、汽油、煤油、硬脂酸、甘油、无水碳酸钠组成。粒度W0.1复合研料由粒度W0.1碳化硼微粉、粒度W0.1刚玉微粉和粒度W0.1的金刚石微粉，三者的重量百分比为70％：25％：5％。复合研料混合前，需对三种微粉必须分别进行湿选，达到磨料均匀，无杂质的目的。组成研磨介质3的复合研料、汽油、煤油、硬脂酸、甘油、无水碳酸钠的重量百分比为：30％：15％：15％：本文档来自技高网...

【技术保护点】
高精度铍材半球通孔的研磨方法，其特征在于该方法的步骤为：(1)研磨棒的准备：研磨棒的材料选用珠光体高磷铸铁，研磨棒一端为光面圆柱体，该端作为手持端，另一端为带有等距螺旋储砂槽的圆柱体，该端为研磨端，研磨端圆柱体的直径为D+0.005mm，研磨端圆柱体的圆柱度小于0.001mm；研磨端圆柱体的表面粗糙度Ra≤0.03μm；(2)工装的准备：工装为带有中心圆孔的铸铁圆片，圆片上均匀分布有四个开口槽，将圆片分为四个扇形片，其中一个开口槽与中心圆孔相通，与中心圆孔相通的开口槽一侧的扇形片带有缺口，与中心圆孔相通的开口槽两侧的扇形片上均带有M3螺纹孔，M3螺钉通过该缺口将与中心圆孔相通的开口槽两侧的扇形片进行旋紧，以调节中心圆孔的大小；(3)使用步骤(2)的工装对步骤(1)得到的研磨棒进行研修，使研磨端圆柱体的直径为D‑0.001mm，且使研磨端圆柱体的母线工作面为两个对称的R的圆弧，其中2.89rad≤R≤3.06rad；(4)研磨介质根据工序的不同，分为研磨介质1、研磨介质2和研磨介质3；研磨介质1包括粒度W1的复合研料、汽油、煤油、硬脂酸、甘油、无水碳酸钠；粒度W1的复合研料包括粒度W1碳化硼微粉、粒度W1刚玉微粉和粒度W1的金刚石微粉，三者的质量百分比为70％：25％：5％；研磨介质1的复合研料、汽油、煤油、硬脂酸、甘油、无水碳酸钠的质量百分比为：30％：15％：15％：5％：10％：20％：5％；研磨介质1的成分充分混合均匀，待用；研磨介质2包括粒度W0.5的复合研料、汽油、煤油、硬脂酸、甘油、无水碳酸钠；粒度W0.5复合研料包括粒度W0.5碳化硼微粉、粒度W0.5刚玉微粉和粒度W0.5的金刚石微粉，三者的质量百分比为70％：25％：5％；研磨介质2的复合研料、汽油、煤油、硬脂酸、甘油、无水碳酸钠的质量百分比为：30％：15％：15％：5％：10％：20％：5％；研磨介质2的成分充分混合均匀，待用；研磨介质3包括粒度W0.1的复合研料、汽油、煤油、硬脂酸、甘油、无水碳酸钠；粒度W0.1复合研料包括粒度W0.1碳化硼微粉、粒度W0.1刚玉微粉和粒度W0.1的金刚石微粉，三者的质量百分比为70％：25％：5％；研磨介质3的复合研料、汽油、煤油、硬脂酸、甘油、无水碳酸钠的质量百分比为：30％：15％：15％：5％：10％：20％：5％；研磨介质3的成分充分混合均匀，待用；(5)铍材半球通孔的研磨过程铍材半球通孔研磨过程中，首先将研磨介质1添加到铍材半球通孔中，将步骤(3)得到的研磨棒的研磨端放入通孔内，研磨棒的手持端固定在机床上，研磨时机床开始转动，转速为160‑180rpm，机床转动带动研磨棒转动，手持半球零件做往复运动，往复运动速度1m/s‑2m/s，将通孔的表面粗糙度研磨至小于Ra0.1μm，圆柱度小于2μm；将研磨棒和铍材半球零件放入汽油中，超声清洗10分钟，去除研磨棒和铍材半球零件上残余的研磨介质1；然后，将研磨介质2添加到铍材半球通孔中，将研磨棒的研磨端放入通孔内，研磨棒的手持端固定在机床上，研磨时机床开始转动，转速为160‑180rpm，机床转动带动研磨棒转动，手持半球零件做往复运动，往复运动速度0.5m/s‑1m/s，将通孔的表面粗糙度研磨至小于Ra0.05μm，圆柱度小于1μm；将研磨棒和铍材半球零件放入汽油中，超声清洗10分钟，去除研磨棒和铍材半球零件上残余的研磨介质2；最后，将研磨介质3添加到铍材半球通孔中，将研磨棒的研磨端放入通孔内，研磨棒的手持端固定在机床上，研磨时机床开始转动，转速为160‑180rpm，机床转动带动研磨棒转动，手持半球零件做往复运动，往复运动速度0.3m/s‑0.5m/s，将通孔的表面粗糙度研磨至小于Ra0.02μm，圆柱度小于0.5μm；将研磨棒和铍材半球零件放入汽油中，超声清洗，去除研磨棒和铍材半球零件上残余的研磨介质3，得到高精度铍材半球通孔。...

【技术特征摘要】
1.高精度铍材半球通孔的研磨方法，其特征在于该方法的步骤为：(1)研磨棒的准备：研磨棒的材料选用珠光体高磷铸铁，研磨棒一端为光面圆柱体，该端作为手持端，另一端为带有等距螺旋储砂槽的圆柱体，该端为研磨端，研磨端圆柱体的直径为D+0.005mm，研磨端圆柱体的圆柱度小于0.001mm；研磨端圆柱体的表面粗糙度Ra≤0.03μm；D为铍材半球通孔直径；(2)工装的准备：工装为带有中心圆孔的铸铁圆片，圆片上均匀分布有四个开口槽，将圆片分为四个扇形片，其中一个开口槽与中心圆孔相通，与中心圆孔相通的开口槽一侧的扇形片带有缺口，与中心圆孔相通的开口槽两侧的扇形片上均带有M3螺纹孔，M3螺钉通过该缺口将与中心圆孔相通的开口槽两侧的扇形片进行旋紧，以调节中心圆孔的大小；(3)使用步骤(2)的工装对步骤(1)得到的研磨棒进行研修，使研磨端圆柱体的直径为D-0.001mm，且使研磨端圆柱体的母线工作面为两个对称的R的圆弧，其中2.89rad≤R≤3.06rad；(4)研磨介质根据工序的不同，分为研磨介质1、研磨介质2和研磨介质3；研磨介质1包括粒度W1的复合研料、汽油、煤油、硬脂酸、甘油、无水碳酸钠；粒度W1的复合研料包括粒度W1碳化硼微粉、粒度W1刚玉微粉和粒度W1的金刚石微粉，三者的质量百分比为70％：25％：5％；研磨介质1的复合研料、汽油、煤油、硬脂酸、甘油、无水碳酸钠的质量百分比为：30％：15％：15％：5％：10％：20％：5％；研磨介质1的成分充分混合均匀，待用；研磨介质2包括粒度W0.5的复合研料、汽油、煤油、硬脂酸、甘油、无水碳酸钠；粒度W0.5复合研料包括粒度W0.5碳化硼微粉、粒度W0.5刚玉微粉和粒度W0.5的金刚石微粉，三者的质量百分比为70％：25％：5％；研磨介质2的复合研料、汽油、煤油、硬脂酸、甘油、无水碳酸钠的质量百分比为：30％：15％：15％：5％：10％：20％：5％；研磨介质2的成分充分混合均匀，待用；研磨介质3包括粒度W0.1的复合研料、汽油、煤油、硬脂酸、甘油、无水碳酸钠；粒度W0.1复合研料包括粒度W0.1碳化硼微粉、粒度W0.1刚玉微粉和粒度W0.1的金刚石微粉，三者的质量百分比为70％：25％：5％；研磨介质3的复合研料、汽油、煤油、硬脂酸、甘油、无水碳酸钠的质量百分...

【专利技术属性】
技术研发人员：董君华，黄德，王长青，李冰远，曹勇，马晓峰，宋大海，
申请(专利权)人：北京航天控制仪器研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11