精密石墨零件的研磨

我單位生產的幾種航空輸油泵中都有以石墨M106H為材料的密封環類零件，其典型零件如圖1所示。此零件為端面密封工作方式，B面為密封面，此面精度要求很高。加工B面時，精密車削達不到要求，而此石墨為脆性材料，還含有環氧樹脂，又不能磨削，經分析決定采用研磨加工。在無資料借鑒的情況下，我們對此類石墨零件的研磨進行了工藝試驗，最后得出了較理想的工藝方法，達到了零件的要求。

圖1 密封環示意圖

2 工藝分析

零件的工藝路線：粗車→銑兩槽→精車→研磨B面。

從上面的工藝路線可知：研磨B面要保證表面粗糙度Ra0.1μm、平行度0.01mm、平面度0.0006mm。先采用常規干研磨加工，表面粗糙度和平面度這兩要素全不合格，平面度的實測值競高達要求值的4～7倍，即0.0024～0.0042mm。
接下來就從材料特性著手分析，M106H為浸漬石墨類，肖氏硬度60，抗壓強度117.6MPa，抗彎強度49MPa。經過工藝試驗，采用了微層擠壓原理。具體方法是：將經過濾的微粉和煤油嵌入研磨平板后，再用拋光膏將平板表面的微粉粗粒拋掉，使突出平板表面的微粉顆粒拋平、高度一致。然后，將零件直接放在這樣的平板上研磨，這樣，平板就能對B面進行均勻一致地微層擠壓式切削。

3 加工步驟

零件到位為精車加工，尖邊有局部塌邊，研磨工藝步驟如下：

整理加工場地，使環境潔凈。將研磨平板、零件徹底清洗干凈，這一步對保證加工成功非常重要。

粗研平板。選3塊300mm×300mm不開槽的鑄鐵平板，最好選用低合金高磷鑄鐵平板。因為此平板的金相組織為片狀石墨和細片狀珠光體，更容易使被研件獲得較高的形位精度和表面粗糙度。用W20微粉加煤油對研平板。為便于敘述，3塊平板編號為1、2、3，用分數表示對研方法，分子表示上平板，分母表示下平板，按以下順序對研：1/2→1/3→2/3→2/1→3/1→3/2，按此順序循環：

精研平板。用W7微粉仍按上述順序對研。研完后，用200mm一級刀口平尺檢查，應不透光或壓痕均勻；也可用f80mm光學平晶檢查，應不多于一條光波干涉帶，并呈勻微凸。應注意：經粗、精對研后，已有大量微粉嵌入平板氣孔中，這些微粉對切削石墨已足夠，不再進行壓砂工序。

拋光平板。將4層綢布鋪在一塊已研好的平板上，用煤油將綢布澆透，再用W7氧化鉻拋光膏將另2塊研好的平板分別在綢布上拋光。拋光的作用是拋掉平板上的微粉粗粒，并使嵌入平板的微粉分布高度一致。同時，提高平板的表面粗糙度，使其小于Ra0.1μm。此工序是本工藝方法的關鍵。

在經拋光的2塊平板上滴1～3滴煤油和儀表油，用棉花將油在平板上涂抹均勻，過3min后，將平板表面的油層擦凈。這樣，滲入平板氣孔中的煤油和微粉就均勻的混合，形成了加工石墨的微層切削液。

將零件放在平板上進行循環的螺旋狀運動，兩手用力平穩一致，通過微層擠壓式切削，完成平面B的研磨。注意勤擦平板，及時除去研屑和污物。

零件研完后，用干凈綢布或脫脂棉輕輕擦去研磨殘屑。注意不能用油液清洗，經試驗發現，油液浸入后，零件的表面粗糙度變差。

4 技術效果

采用上述工藝加工后，經檢測q保證了零件的平面度0.0006mm、Ra0.1μm及其它要求。到現在為止，這幾種輸油泵的石墨密封環共進行了20多批次加工，完全滿足了圖紙要求，工藝效果穩定。