化学铣切在高精零件返修中的应用.pdf

解决方案 工艺 1- 装 鞭具 诌断 璇嬲 维信 改造 E互墨i 匹盈 化学铣切在高精零件返修中的 应用 侯 朋 ( 中国一航导弹院 ， 河南 洛阳 4 7 1 0 0 9) 1 问题的提 出 某单位一些装配轴承的零件优化设计后 ，使安装轴 承 的孔 或 轴 的公 差 带 偏 移 ：孔 公 差 带 位 置 上 移 了 0 0 0 3 m m， 轴公差带位置下移 了 0 0 0 3 m m， 由于其尺寸公 差仅 0 0 0 6 m m， 按新 的图纸要求 ， 已入库和现场正加工 的 多件零件超差需要返修。但原来的工艺夹头或顶尖孔 已 切除 ， 无法按原工序进行装夹加工 ， 也没有更好的返修方 法 。这些零件均为关键件 ， 价值较高 ， 且加工周期长。 2 利用化学铣切修 复精密轴 经过查询资料 ， 最终确定 了化学铣切的返修方案 。 化 学铣切工艺是利用化学溶液( 酸 、 碱 、 盐等 ) 与金属产生化 学反应 ， 使金属腐蚀溶解 ， 改变工件形状 、 尺寸 的加工方 法。 它的特点是 ： ( 1 ) 可加工任何难切削的金属材料 ， 且不 受任何硬度和强度的限制 ； ( 2 ) 适于大面积加工和多件加 工 ， 加工效率高 ； ( 3 ) 加工后的工件不 变形 ， 没有应力 、 裂 纹 、 毛刺等缺陷。( 4 ) 通过在溶液中添加 比较 理想 的表面 活性剂与光亮剂 ， 还可提高零件表面的光洁度 、 降低零件 表面粗糙度 ， 改善零件 的装配工艺性 。 针对不同的零件材料 ，选择不同的腐蚀液配方 和工 艺流程 。 表 1 为常见材料化学铣切腐蚀液的配方。 我们 的 零件材料为 1 5 5 P H， 属于沉淀硬化不锈钢 ， 其成分 中含 表 1 常见材料的腐蚀液配方 加工材料 溶液 成份 铝及铝合金 铜及铜合金 镍及镍 合金 不锈钢 N a O H 1 5 0 3 0 0 g L ( A 1 ： 5 - 5 0 g L ) F e C1 3 1 2 01 8 0 s L F e CI 3 3 0 0 4 0 0 g L ( N H ) 2 s 2 0 3 2 0 0 g L Cu Cl 22 0 0g , L HN O 8 + H 2 S 0 4 5 5 + H 3 P O 4 1 I + C H， C O O H5 5 ( Fe CI 3 3 4 -3 8 g L H N O 3 3 N + H C I 2 N + H F 4 N + C 2 H , O 0 3 8 N ( F e ： 0 6 0 g L ) Fe C1 3 3 5 -3 8 g L 碳钢、 合金钢 H N O 8 + H 2 s O 。 5 + H 0 4 1 1 F e C1 3 3 5 - 38 s L H N O 1 0 4 5 钛 、 钛合金H I O 4 5 H N O 3 2 N + H F 3 N + H a O 0 5 N ( T i ： 5 - 3 1 L ) 注： 溶液中金属离子的允许含量 ； 百分数均为体积比。 有 T i 、 c r 、 N i 、 s i 、 V 、 M n 、 M o 等元素，这给化学铣切工艺带 来一定 的难度 。 同时因为零件的加工余量小 、 尺寸公差严 以及高的表面光洁度要求 ，必须根据使用情 况对配方做 出一定 的微调 。 经过试验 ， 选定的化学铣切工艺流程为 ： 有机溶剂除 油一超声波除油一 阳极电解除油一稀盐酸活化一阳极 电 解二次除油一稀盐酸活化一干燥一 尺寸测量一 阳极电解 除油一 稀盐酸活化一化学铣切一氨水中和一酒精脱水一 尺寸测量一修 复一钝化一干燥一高温除氢。 溶液一定的情况下 ，影响化学铣切的工艺参数主要 有 ： 槽液温度 、 铣切时间。 ( 1 ) 槽液温度 槽液温度 是影响化学铣切速度与零件加工表面质量 的关键 因索 ， 温度高 ， 反应速度快 、 零件表面光泽性差 ， 易 导致零件超差报废 。试验 阶段 ，在其他成分 固定的情况 下 ， 测定 的不 同温度对表面加工质量的影 响见表 2 ， 确定 的槽液温度为 9 O 1 0 0 。 表 2 温度对化学铣切质量的影响 温度 表 面加工状况 腐蚀速度非常慢 ， 铣切效果差 腐蚀速度较慢 ， 铣切效果较好 腐蚀速度较快， 表面平整度提高， 光亮度较好 腐蚀速度快， 表面平整度大幅度提高， 光亮度好 腐蚀速度非常快 ， 表面平整度降低 ， 光亮度差 问题 ： 较大的零件放入腐蚀液中时 ， 由于零件温度远 低于槽液温度 ， 导致槽液温度 的急剧下降 ， 造成零件的去 除量与预期不一致 。解决措施 ： 槽液升温时 ， 零件在纯净 水 中同时加热 ，当零件 的温度与槽液温度一致时再放入 腐蚀槽 中。 ( 2 ) 铣切时间 零件材料 的去除量与铣切 时间成正 比，铣切时间越 长 ， 去除量越大。 当一次放入较多零件时 ， 某些零件的实际 材料去除量与预期值往往有一定的偏差。 主要原因为零件 放入腐蚀液后 ， 由于化学反应作用 ， 零件表面产生小气泡 ， 一 些小气泡会吸附在表面上 ， 阻碍腐蚀 的进行 ， 或者某些 表面与腐蚀液的接触不充分 。解决措施 ： 对腐蚀液和零件 机械工程师2 0 1 0 年第9 期l 1 31 O O 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 解决方案 E臣墨圆工芝， - r M， M i l l， 诠断 蝠黑 mi l l ， 己 譬 遵 钻 头 帽 铣 槽专用 气动 夹 具 设计 王鹏 。 边颖 ( 1 特雷克斯( T E R E X) 公 司 ， 河北 三 河 0 6 5 2 0 6 ； 2 哈尔滨工业 大学 ， 哈尔滨 1 5 0 0 0 6) The De s i g n f o r a S pe c i al i z e d Pne u m a t i c Fi x t u r e o f Dr a g Bi t s W ANG Pe ng ， BI AN Yi ng ( 1 T e r e x C o r p ， S a n h e 0 6 5 2 0 6 ， C h i n a ； 2 Ha r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y ， Ha r b i n 1 5 0 0 0 6 ， C h i n a ) Abs t r a c t ：A d r a g b i t i s a t o o l wi d e s p r e a d u s e d i n d r i l l i n g f o r o i l ， t h e p r o d u c t i v e e f f i c i e n c y a n d p r o d u c t q u a l i t y o f wh i c h d i r e c t l y a f f e c t s t h e p r o d u c t i v i t y a n d c o s t o f d r i l l i n g o i l Th e ma i n wo r k s i n t h i s p a p e r i s t o d e s i g n a s p e c i a l i z e d fi x t u r e o f d r a g b i t s By s o l v i n g s e v e r a l k e y p r o b l e ms o f p r o d u c i n g d r a g b i t s ，t h i s fi x t u r e me e t s t h e n e e d s o f h i g h e f f i c i e n c y a n d e as y ope r a t i o n Ke y wo r d s ：d r a g b i t ； f i x t u r e d e s i g n ； p n e u ma t i c 1 引 言 刮刀钻头为石 油开采设备的重要零部件之一 。本文 针对刮刀钻头 帽的关键机加 工工序进 行 了专 用夹具设 计 ， 以替代普通机床使 用的通 用夹具 ， 操作 简便 ， 提高 了 刮刀钻头帽的生产效率及质量 ， 降低了劳动强度。 2 钻头帽结构分析 钻头帽结构简图如 图 1 所示 ，钻头帽通过 内止 口与 钻头体 固定 ， 外 圆底 部组焊 ， 钻头帽顶面三个 等分槽面与 刮刀片组焊。其主要结构特征如下 ： ( 1 ) 钻头帽呈 圆锥体 ， 顶 面有三个 不过 中心 的等分 槽 ， 槽底 面与钻头帽底面呈一定角度 ； ( 2 ) 三个等分槽 的等分精 度影响组焊后 的三个刮 刀 片的等分精度 ； ( 3 ) 三个等分槽 的槽深尺寸影 响到三 个刮刀片的高 度误差。 钻头帽结构的特殊性导致其难以装夹及准确可靠定 进行充分的搅拌 ， 及时去除表面吸附的小气泡 ， 尽量使零 件各表面与腐蚀液充分接触， 同时也使整个溶液浓度均匀 表 3 化学铣切前后的尺寸及处理时 间 1 32 ； 机械工程师 2 0 1 0 年第9 期 一 致。表 3为加工的时间及化学铣切前后的尺寸对比。 3结语 化学铣切时 ，可 以通过控制铣切 时间来控制零件的 去除量。 使用化学铣切的方法 ， 我们对 4 种零件进行 了补 加工 ， 绝大部分零件加工合格。通过测量 ， 化学铣切可 以 同时降低零件表面粗糙度半级 以上 。 对于高精度 的台阶孔或盲孔 ， 只能镗削加工 ， 如果公 差在 I T 6 级 以上 ， 普通机械加工难度很大 。 我们可以适当 放 宽机 加 的公差 ，留余 量 0 0 0 5 mm左 右 ，根据 尺寸按 0 O 0 2 mm进行分组 ，最后 的精加工 由化学铣切工艺来完 成， 获得更高的合格率。 ( 编 辑 启迪 ) 作者简介： 侯朋( 1 9 7 3 一 ) ， 男， 高级工程师， 硕士， 从事铝合金和不锈钢 零件的精密加工工 艺设计 工作 。 收稿 日期 ： 2 0 1 0 - 0 6 2 8 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m